近年来,新疆地区依托地理资源优势,大力发展特色农业,并积极推进农业机械化进程、提高生产效率、降低生产成本以获得农产品效益的提高。而施肥机械是农业生产中使用广泛、利用率较高的机械设备,在农业种植和农产品增收上发挥着重要作用。当前,广泛使用的离心式圆盘施肥机在施肥作业时存在撒施效率低、撒施不均匀、可靠性差等问题,为了实现新疆地区大规模种植模式下具有更高效施肥作业,本文设计出一种液控施肥机械,运用EDEM分析软件对撒施过程进行模拟分析,并对液控施肥机进行试制和田间试验验证,主要研究内容如下:(1)为了探究肥料颗粒物理力学参数对液控施肥机撒施效果的影响,分别对肥料颗粒的物理特性:三维尺寸、密度、含水率和力学特性:摩擦系数、休止角、碰撞恢复系数、剪切模量进行试验测定,建立了磷酸二铵和尿素肥料颗粒的物理力学数学模型,为施肥机的设计和排肥性能研究奠定了基础。(2)对液控施肥机进行总体设计,主要包括:肥箱、机架、撒肥装置、传动装置、液压装置等部分,并对液压控制系统进行设计与选型和传动系统方案进行设计与分析。通过分析施肥机工作过程,对撒肥过程肥料的流动情况进行研究,设计了挡板式矩形落肥口的V型肥箱,便于肥料流动且易于加工制作,成本低;拨料辊的螺旋设计可通过旋转作用将肥箱肥料往排肥口两侧输送并对粘结的肥料进行击打、破碎,提高撒肥效果;撒肥盘采用凹槽式撒肥叶片与漏筛挡板组合设计,有效降低肥料在挡板阶段肥料积累和双撒盘抛撒范围的重合,提升撒施均匀度。(3)为了探究改进后撒肥盘相较于典型撒肥盘的撒施效果,利用EDEM离散元分析软件仿真分析撒肥盘a、撒肥盘b、撒肥盘c三种结构在不同的行走速度、撒肥盘转速和不同撒肥盘离地高度的条件下对液控施肥机施肥效果的影响。仿真结果表明:在保持撒肥盘转速、高度和行走速度相同的条件下撒肥盘a的分布变异系数为30%,撒肥盘b的分布变异系数为19.7%,撒肥盘c的分布变异系数为4.9%,可知改进后的撒肥盘c的撒肥性能最佳。在探究单个因素变化对施肥均匀性影响时其他因素值设定为变化范围的中间值,分别对三个因素并进行单因素实验。仿真结果表明:当撒肥盘转速为1200r/min、撒肥盘离地高度为400mm和行走速度为2.22m/s时,撒施效果较好。(4)通过离散元分析,当撒肥盘转速为1200r/min、撒肥盘离地高度为400mm和行走速度为2.2m/s时,施肥变异系数皆为较小值,施肥效果达到最佳。为了验证撒肥盘转速、撒肥盘离地高度和行走速度三因素对撒肥均匀性的影响并获得最佳影响因素参数组合,利用Design-Expert软件进行中心组合设计实验方案进行田间试验,并在限定的边界条件下对目标函数进行优化,最终进行试验验证。