当前我国水资源短缺日益严重,耕地面积不断减少,生态形势日益严峻,所以发展生态农业显得尤为迫切和必要。谷子具有良好的生态效益,其耐旱、耐贫瘠、节水,是典型的环境友好型作物。近年来人们饮食观念和饮食结构也发生了相应的变化,谷子等小杂粮又成为人们餐桌的新宠,谷子价格不断攀升,并且种植谷子需要投入的水、电、肥等资源远低于种植小麦、玉米,扩大谷子种植面积对农民增收具有重要意义。随着谷子种植面积的日益扩大,传统的谷子中耕作业方式已经无法满足当前谷子产业规模化发展的要求,具体体现为谷子田间管理过程机械化程度低、劳动强度大、效率低;本文作者研制了一种针对谷子田间管理的中耕除草施肥机,该机在田间可以高效率地完成除草、施肥作业,极大地降低了农民的劳动强度;机械除草可减少因使用化学除草剂对土壤和地下水造成的污染,符合绿色环保农业要求;开沟施肥可提高化肥的利用率和减少农业种植成本,有利于农业的可持续发展。本文的主要研究内容如下:首先,通过查阅资料,作者对现阶段国内外中耕作业机械的结构、原理、特点、适用性等进行了归纳和评述,并按照农机农艺相结合的原则对谷子种植方面的农艺专家和农户进行走访调查和虚心请教,在明确了谷子中耕的环境条件和农艺要求的基础上,作者最终确定了谷子中耕除草施肥机的总体设计要求。其次,根据谷子中耕农艺要求和设计要求确定了整机总体结构组成。该机由机架、地轮、除草部件、开沟部件、施肥装置、传动系统等组成。在整机的研制过程中,作者按照降低作物损伤率的要求,重点改进设计了平面型除草铲装置,由此降低了在谷子中耕作业过程中除草铲伤苗的发生率;另外,开沟器立柱的设计优化使整机结构更加紧凑,整机重量有所降低,较好的兼顾了整机的使用性能和经济性能。整机具有以下特点:(1)整机采用圆盘开沟器双侧开沟施肥,一方面可提高化肥利用率,另一方面,开沟过程中开沟器将苗带土壤与行内土壤分成相互独立的部分,可防止除草时翻起的土块把作物根部带起对谷苗根系造成破坏;(2)采用平面型除草铲,其入土阻力小,对土壤扰动小,减少了护苗带宽度,增加了除草铲的作业范围,进而最大程度的除掉行间的杂草;(3)中耕部件和施肥开沟部件均可实现横向和纵向调整,满足不同行距和除草深度、施肥开沟深度的要求,使该机具有较强的适应性;(4)整机与小型拖拉机配套,也可适合于丘陵和小地块作业,进一步体现了整机在作业地域范围上的广泛性。田间试验表明:整机各个工作部件的作业效果符合设计目标,能够很好地完成谷子中耕除草、开沟、施肥作业,整机满足了谷子中耕的农艺要求。