棉花是新疆主要的经济作物之一,近年来,新疆的棉花种植业已成为当地主要支柱产业。为了提高棉花的产量以及品质,在棉花的种植过程中,人们使用了大量的肥料。在增产增收的同时,肥料的使用也对环境以及土壤造成了巨大的污染。因此,在保障棉花产量的同时,减少化肥的使用,是目前急需解决的一个问题。为实现新疆棉花种植模式的机械化,当地棉花种植采用的是宽窄行交替的种植模式,施肥方式为在播种前先施基肥,播种后进行膜下滴灌的方式进行施肥。基肥施肥方式采用的则是传统的撒播,这就使宽行中的肥料很难被棉花所吸收,造成了基肥肥料利用率低等现象。近年来随着北斗导航技术在农业上的应用与发展,使得种肥同行这一设想成为现实。基于此设计一种棉花分层式施肥机,对棉田进行施基肥、播种作业,实现种肥同行的目标,达到增产减肥的目的。(1)本文对棉田养分以及肥料的养分进行检测,结合棉花的农艺要求,设计了一种棉花分层施肥机。该施肥机具有防堵性能好、施肥深度与行距一致性好、种肥同行且调节方便的新型精准对行分层施肥作业等特点。通过分层对肥料的减量、精确使用,达到提高肥料利用率和作物产量的目的。在施肥管设计了肥料检测装置,通过信号反馈可检测肥料正常排肥及肥料堵塞。(2)运用ANSYS有限元分析软件对分层机构进行静力学分析,得出该分层机构的有效应力与应变的最大值都处于材料允许范围之内。对分层机构进行模态分析,由于该机械的振动主要由拖拉机发动机的转动引起的,前三阶固有频率为5.1629Hz、19.201Hz、53.336Hz,在工作过程中棉花分层施肥机的激振频率为20-33.3 Hz,固有频率与激振频率不相重合,不存在共振现象,满足工作要求。(3)在田间试验中,先通过单因素试验确定在施肥过程中影响断条率、施肥量精准度的因素。并通过三因子二次正交旋转组合设计试验,获得了机具前进速度、内槽轮的有效长度、肥料粒径主要参数对断条率、施肥量精准度的数学模型,结合数学模型进行了响应曲面分析,试验结果表明:前进速度4.39km/h,槽轮开度为38.86mm,肥料粒径为2mm时,断条率为1.64%,施肥量精准度为95.8%。达到了工艺要求。