近年来，我国柑橘种植面积不断增加，其主产区主要分布在南方及三峡库区等山地丘陵地带。由于山地丘陵地带的地面平整度差，所以柑橘生产机械化很难推广，发展水平在世界平均水平之下。目前，柑橘园的施肥主要依靠人工或者微型机械完成，作业效率低，劳动强度大，施肥均匀性难以保证。
　　本项研究借鉴国内外果园施肥机械的设计方法，结合我国果园施肥机械的发展现状以及不足之处，针对宜昌复杂地形和标准化柑橘园的特点，设计了与柑橘园开沟机配套使用的施肥机，施肥机可以完成施肥和覆土作业，并解决了传统施肥机使用过程中肥料箱内出现的肥料架空问题。主要工作和结论如下：
　　1)柑橘专用复合肥物理特性的分析：以湖北宜施壮农业科技有限公司生产的柑橘专用复合肥为研究对象，通过试验测定复合肥的堆积密度、颗粒密度、含水率、休止角和等效粒径等物理特性参数。试验测得了复合肥的堆积密度是1031kg/m3，颗粒密度是1344kg/m3，含水率3.83%，休止角33.6°，等效粒径3.3mm，球形率0.89。
　　2)设计研究柑橘园施肥机的整体结构：分析了柑橘园施肥机的工作环境以及整体设计要求，结合工作环境和设计要求确定了柑橘园施肥机的整体设计方案和主要工作参数及性能指标。整机最小尺寸为1200mm×2000mm×1300mm，工作效率每小时0~11.8亩，覆土率＞60%。
　　3)对柑橘园施肥机的关键零部件进行设计和分析：对柑橘园施肥机的关键零部件进行了选型、设计和理论分析。设计并计算了外槽轮排肥器和输送绞龙的结构参数，通过试验测定了排肥器实际单圈排肥量与理论单圈排肥量的相对误差不高于13.5%，不同转速下单圈排肥量变异系数不高于3.3%。通过试验测定了输送绞龙实际单圈输送量与理论单圈输送量的相对误差不高于3.5%，不同转速下实际单圈输送量变异系数不高于3.4%。利用ANSYS软件对地轮轴进行静力学分析，保证地轮轴的工作强度；对施肥机机架进行模态分析和优化，对其激励频率进行计算，保证施肥机工作时机架不发生共振。利用ANSYS软件优化了覆土器两刮板之间的角度，保证其土效果。计算施肥机的驱动功率，对地轮的受力情况以及运动状态进行分析，设计了仿形地轮，增大与地面的摩擦力。
　　4)利用EDEM仿真分析了施肥机施肥系统整体的工作性能：利用EDEM软件仿真分析了施肥机施肥系统整体的工作过程以及排肥稳定性。观察肥料颗粒群的运动状态检验输送绞龙的作用效果，通过分析单个肥料颗粒在运动过程中的受力和速度情况，得出肥料颗粒在输送绞龙作用下的运动规律。开展台架试验，发现排肥器转速＜80r/min时施肥系统仿真结果与台架试验结果的相对误差不超过11%。
　　5)柑橘园施肥机的样机试制与加工：在前期设计的基础上加工和试制柑橘园施肥机。
　　6)柑橘园施肥机的田间试验：对柑橘园施肥机的样机进行试验，通过试验来检验施肥机的施肥性能和覆土性能。在进行施肥效果试验时得出施肥机在不同前进速度下施肥变异系数为3.6%。在进行覆土效果试验时得出施肥机极限速度的覆土率能保持在60%之上，覆土均匀度变异系数为5.6%；极限深度时施肥机的覆土率能保持在60%之上，覆土均匀性变异系数为8.4%。