施肥是农业生产中非常重要的一个环节。传统的人工施肥存在成本高、劳动强度大、施撒不均匀等缺点,采用机械施肥能够降低生产成本、减小劳动强度和提高施肥均匀性等,因此,机械施肥是目前主要推广的施肥方法。排肥器作为施肥机械的“核心”部件,其性能的优劣将直接影响施肥量的精确性和稳定性。外槽轮排肥器是应用最广泛的排肥器之一,但传统的直槽型外槽轮排肥器精度差、排肥性能不稳。因而,在普通外槽轮排肥器的基础上采用EDEM仿真和试验相结合的方法设计一种排肥量控制精度更高、更稳定的排肥器具有现实意义和理论价值。本文以肥料颗粒和螺旋槽轮式排肥器为研究对象,建立EDEM仿真模型,通过对主要影响排肥器排肥性能的因素进行仿真分析和自制台架试验验证;优化了排肥器关键参数。论文主要研究工作如下:(1)研究了肥料颗粒的物理力学性能,获得了肥料颗粒三轴尺寸、颗粒密度、肥料颗粒剪切模量、静摩擦系数、含水率和休止角,为采用EDEM进行离散元素法仿真分析提供了基础数据。(2)对肥料颗粒在排肥过程的肥料颗粒运动进行理论分析,设计螺旋升角为45°~85°,排肥舌倾角为5°~20°。(3)采用3D打印技术制造螺旋槽轮式排肥器,为提高打印质量进行了全因素试验,综合考虑成型成本和成型质量,得到最优的层厚和线间距分别为0.2mm、0.15mm,表面粗糙度为18.049μm,致密度为96.445%。(4)建立肥料颗粒和螺旋槽轮式排肥器的EDEM模型,分析排肥器的排肥性能并通过自制台架试验验证仿真结果的准确性。结果表明:随着凹槽半径的增大,施肥量呈线性递增趋势,施肥量变异系数有减小趋势;螺旋升角对施肥量影响不显著,螺旋槽轮的螺旋升角为55°和75°时比直槽轮的分别低12.81%、20.82%;随着转速的增大,施肥量呈线性增大的趋势,施肥量变异系数有减小趋势。仿真结果与试验结果的相对误差在1.92%~24.50%之间,平均相对误差为9.20%。(5)根据螺旋槽轮式排肥器结构、排肥特性理论和仿真结果分析,采用旋转曲面法和Design Expert软件对所设计的排肥器进行优化试验,最佳参数为:凹槽半径为13.5mm,螺旋升角为62°,槽轮转速为29.4r/min,排肥舌倾角为5°,施肥量18.808g,施肥量变异系数5.38%。