玉米是我国第一大粮食作物,保障玉米生产是我国粮食安全国家战略的一项重要任务。目前,病害与虫害仍然在威胁着玉米的产量与质量,冠层中下部的病害和虫害是阻碍玉米健康成长的因素之一,化学防治可以破除玉米病害与虫害威胁。但是,目前的玉米化学植保作业时,存在着药液于玉米冠层内分布不均匀,冠层中下部药液沉积率低的弊端。因此,改进现有玉米植保作业装备,提升药液在玉米冠层中下部的沉积率,有利于药液均匀分布于作物冠层的不同高度处,对保证玉米的植保效果具有重要意义。本文以玉米植株为研究对象,对玉米植株在开冠机构作用下运动规律进行研究,并且根据玉米经过不同的部位,对茎秆的弯曲性质进行力学试验。该研究为玉米植保机械的优化设计和田间工作参数的优化调整提供研究基础。具体研究内容如下:（1）玉米茎秆物理和力学性质研究。根据数值仿真模型建立的需要,对两种不同品种的玉米茎秆进行物理和力学试验,测试的郑单958号和富农985号品种的玉米生长时期为喇叭口期。在该时期内,玉米茎秆的平均株高位于1120～1260 mm之间;玉米茎秆的含水率位于68.03%～79.45%之间;玉米茎秆的直径随着生长部位的变化存在明显的变化,位于15.30～29.64 mm之间,茎秆密度的变化范围位于0.77～1.19 g/cm~3之间;在万能材料试验机工作台上,对玉米茎秆进行悬臂弯曲试验,获得玉米茎秆不同生长部位的载荷-位移曲线,基于计算的方法获得茎秆弹性模量,为仿真模型的合理搭建提供参数基础。（2）在物理和力学性质试验的基础上,构建玉米茎秆本构关系模型,进行动力学仿真试验。当开冠机构作业高度分别位于0.6 m、0.8 m和1.0 m下,进行玉米茎秆瞬态动力学仿真,探究玉米茎秆的弯曲状况,分析茎秆的受力变形与开冠机构位置的关系,在开冠机构的作业高度为1.0 m时,茎秆弯曲的角度为11.2°,开冠机构的作业高度为0.8 m时,茎秆弯曲的角度为34°,开冠机构的作业高度为0.6 m,茎秆弯曲的角度51°。（3）分别进行作业状态的实验室验证试验和田间试验。实验室试验时,利用高速摄像的技术手段对开冠机构不同高度下对茎秆的扰动效果进行采集并利用配套软件进行分析,验证数值仿真。田间试验时,在各株玉米茎秆上分别选择测试点并布置水敏纸,采集施药后水敏纸的药液沉积信息。测试点药液沉积数据表明开冠机构安装位置较高时,冠层上部药液的平均沉积率为81.3%,冠层中部药液的平均沉积率为64.67%,冠层下部药液的平均沉积率为38.67%;而开冠机构安装位置较低时,冠层上部药液的平均沉积率为71%,冠层中部药液的平均沉积率为66%,冠层下部药液的平均沉积率为61.33%,合理地安装开冠机构可明显提高药液于冠层内的分布均匀性。本文立足玉米植保实际作业需求,利用农业机械设计、有限元仿真、室内土槽和田间试验等手段,对玉米地面植保装备中的开冠机构进行了结构设计与工作参数试验。本文为玉米地面植保装备和玉米茎秆数值模型建立提供了试验依据和参考,具有一定的意义。