随着人们生活质量的提高,水果已经成为百姓餐桌上的必需品,是日常生活重要的营养来源。在这种形势下,水果产业的发展曲线攀升迅猛。因此,果园机械生产技术的研发已经成为提升水果产业水平的重要环节。本课题针对标准化果园的管理要求,结合针对国内外果园开沟施肥机械的探究,设计并研发了一款电驱动果园开沟施肥机具,以此为基础,同时探究了开沟作业功耗与整机前进速度、开沟刀轴转速的关系。通过查阅相关资料,不断加深对国内外研究现状的理解,在此基础上,着眼项目实际需求,拟定课题为:电驱动果园开沟施肥机研制。本设计充分考虑到项目作业的基本要求和电池容量等问题,以及目前的果园开沟、施肥作业的农艺要求,摒弃了传统柴油动力源,采用了更加清洁、环保的电力驱动。这款电驱动果园开沟施肥机具,在能源成本、数据采集等方面具有相当明显的优势。本课题以果园开沟施肥机具为中心,开展了整机机械结构的设计和加工,侧重于果园开沟作业功耗的理论分析和模拟仿真作业过程,以及合理的实地试验研究。以下,是此次研究的内容和成果的概述:1)在国内外现有的果园开沟施肥机具的基础上,分析其优、劣势,取长补短,合理进行结构设计与空间排布。设计的果园开沟施肥机具主要由四部分组成,分别是机架、施肥总成、开沟刀盘总成、传动箱体。在本设计中,便捷的外槽轮排肥方式被采纳,将行星直流无刷电机与排肥器连接,提供了实现排肥可控的可能性;选择偏置式开沟,其所得沟槽能离果树根系更近,更加有利于肥料被果树吸收。主要动力部件为功率5.5kW的伺服电机,肥箱可容纳20kg颗粒肥,开沟沟深可达200mm,沟宽可达150mm。如此,作业水平符合项目计划书的基本要求。2)由于目前车载电池容量有限,须要更好地分配、利用电能。本设计的主要能耗产生于开沟作业过程中,需要对果园开沟作业功耗进行合理的分析规划。因此,在学习了本课题相关研究内容与成果后,结合自身实际情况,将机具开沟作业过程进行了剖解,合理地完成理论分析。由于开沟作业功耗主要消耗在切土、抛土过程,占比大约80%,故将开沟功耗简单地分为切土功耗Nq、运抛土功耗Np、传动功耗Nc三部分。通过合理地理论分析,三部分功耗代数叠加,得出了开沟功耗的理论值计算公式。这一部分与模拟仿真开沟运动过程相辅相成,对于探究、推演相对合理的开沟功耗理论计算公式具有重要意义。3)学习先进仿真方式,结合实际,本设计的开沟作业过程在EDEM离散元仿真软件中被虚拟演绎。首先,按照规划,测量试验地的土壤物理参数,依据结果,完成符合实际的土壤模型的架构。接着,针对整机前进速度Vm和开沟刀轴转速n,完成单因素仿真试验,通过仿真软件,得出不同条件下,开沟作业所得的仿真功耗值。最后,汇总仿真试验数据后,结合理论开沟功耗值,运用SPSS数学分析软件对整机前进速度Vm和开沟刀轴转速n进行二元线性回归分析,得出开沟作业理论优化计算公式。4)根据仿真开沟过程,选择合理的实地试验参数区间,安排试验方案,进行实地试验分析。根据实际情况,需选择适合用于衡量开沟质量的指标,经过考究后,开沟深度稳定性（开沟深度稳定系数U）、开沟后碎土率E和回填率三者较为符合。在汇总试验数据后,一方面,将实地试验的开沟实际功耗与经过开沟作业理论计算公式得出的理论值进行比较,进一步验证了开沟功耗的理论计算公式;另一方面,参照衡量开沟作业质量的指标,选择本设计——电驱动果园开沟施肥机具的最优实际工作参数,验证了开沟施肥机的作业性能。