我国是世界最大的苹果生产国和消费国,但由于受我国果园规模特点和栽植方式的影响,果园管理作业几乎都要靠人工来完成,效率低,劳动强度大。随着我国苹果栽培模式的变革,一些新建果园采用矮砧密植型栽培模式,并对传统的乔砧密植型果园进行间伐提干改型,为果园机械化作业提供了发展条件。施肥是果树生产管理中的重要技术措施,其施肥部位及开沟的形式合理与否直接影响着果树的生长、产量、果品质量及经济效益。本课题针对现代果园施肥开沟现状及其需求,通过对国内外开沟机发展现状调查分析,结合园艺技术,研究设计了专门用于果园施肥的开沟机。本论文所做主要工作包括:1.根据果树根系分布状况及果园施肥开沟的园艺要求,确定了开沟机的总体设计参数,分析了开沟机的工作原理。通过运动学和动力学分析,确定了其沟宽、沟深、前进速度、生产率、链速、切土厚度、切削阻力和总功耗等基本参数。2.在确定开沟机基本参数的基础上,对其主要零部件进行了设计,包括组合刀具、挂接机构、主轴组合机构、传动梁支架、链条支撑梁和螺旋搅龙排土器等。并重点对开沟机变速箱进行了设计、分析与计算,通过变速箱可实现开沟机作业速度与地头转弯、行走运输速度之间的快速切换。对于在不同的土壤条件及所开沟参数要求不同的情况下,可以改变开沟机的作业速度。3.利用AIP软件创建了施肥开沟机开沟刀的三维参数化特征模型,通过内嵌于AIP的ANSYS技术模块对开沟刀模型进行有限元静力学分析,并根据分析结果进行优化,采用组合刀具,得到开沟刀的安全系数为2.494和2.533,均达到设计要求,减少了工作阻力,且节省了材料。对果园开沟机各零部件进行三维设计,并进行组装,完成装配图。4.筛选相关零部件,完成样机的加工试制和试验。同时,利用NY/T740-2003标准对开沟机作业质量进行评定,主要包括开沟深度、开沟深度稳定性、沟面宽度和沟底浮土厚度。通过相关数据的测量和计算得出,所开沟符合NY/T740-2003作业质量标准,满足园艺要求,能够带来显著的经济效益和社会效益。