贵州烤烟种植模式一般采用单垄单行,起垄和施肥等作业分步进行。一方面该方式作业效率和单位土地面积经济效益低,另一方面起垄的不规范、施肥的不均和化肥的浅施不利于作物的正常生长,达不到增产增收的效果。因此,开发一种适合贵州烟田整地、起垄、施肥的多功能一体机已经成为一个具有非常重要意义的急切问题。本文主要做了以下几方面的研究:(1)根据烟草一垄双行种植模式和机具设计要求,制定了机具主要技术参数和总体结构。设计了起垄装置,起垄板高度应满足H>30cm?h(垄高),倾角为60°;对旋耕装置进行了优化设计,确定了双螺旋线旋耕刀排列方式,对旋耕刀运动进行了分析,确定了最佳旋耕速比;为防止深施肥过程中的堵塞问题,创新设计了鸭舌型深施肥器;为保证精量施肥,设计了精量施肥控制系统,确定了控制系统总体方案和施肥决策函数。(2)通过对旋耕装置运动学仿真分析得到了旋耕速比与刀片运动轨迹、切土节距和凸起的关系。综合考虑作业效率、重耕率和碎土率等情况,选择旋耕速比λ=7作为最终工作参数,在此参数下,行进速度为0.5m/s-1.5m/s时,旋耕刀转速为136r/min-400 r/min。(3)进行深施肥器单因素离散元仿真试验,以速度、施肥深度、深施肥器类型和含水率为因素,以工作阻力及排肥流畅性为指标,并得到各因素对指标的影响关系,综合比较得出,鸭舌型施肥器性能优于其他两种施肥器。(4)对起垄装置的受力与变形创新应用了离散元-有限元耦合分析方法,验证了起垄装置强度及变形的可靠性。当起垄刮板厚度为3mm时,变形和应力均不满足要求,为此对装置进行优化设计,当起垄刮板厚度为6mm时,变形位移为3.795mm,小于侧移极限值6.533mm,等效应力为121.13MPa,小于材料强度极限值235MPa,符合材料强度要求。(5)通过室内土槽试验确定了深施肥工作参数,优化结果为:前进速度为0.5m/s,施肥深度为30cm,含水率为20%,施肥器类型为鸭舌型深施肥器。上述优化结果对田间实际作业提供了参考。通过整机田间性能测试得出起垄、施肥参数,起垄效果好,施肥精准度高,研制的一垄双行起垄深施肥机已在一定范围内推广使用。