变量施肥技术是现代精准农业的重要组成部分,同时也是未来施肥技术的发展方向之一。变量施肥是将农田不同空间单元的作物产量数据和其他多层数据(土壤理化性质、气候条件、病虫草害等)进行叠合分析,以作物营养专家系统和生长模型为支持,以高产、优质和环保为最终目标,结合具体农作物生产的农艺要求将氮、磷、钾、有机肥等进行科学配比,使用变量施肥机具进行田间精准施肥。在查阅大量相关文献资料及参考国内外相关机型的基础上,综合考虑新疆棉花生产需求和农艺要求以及变量施肥技术的发展趋势,参照总体技术原则、设计要求等内容,设计出了一套基于外槽轮式排肥器的双变量施肥机方案,通过调节变量施肥机主轴转速和排肥器槽轮的有效工作长度(即排肥器开度)来实现双变量施肥。结合国内外相关机型的变量施肥实施方案及控制方法,设计了基于上位工控机下位单片机的闭环双变量施肥控制系统。针对外槽轮式排肥器,设计了基于电控液压传动的施肥机主轴转速和排肥器开度双调控机构,并对配套拖拉机液压泵进行了校核,结合机具使用要求对液压马达进行了选型。根据新疆棉花生产农艺要求及双变量施肥的具体实施方案,进行施肥机的机架、颗粒肥料料箱和开沟覆土装置等机构的设计。为保证机具运行安全性和可靠性,运用计算机仿真技术,利用ANSYS软件对整机机架进行有限元分析,对施肥机排肥主轴进行模态分析。分析结果表明:双变量施肥机处于满负载状态时,其机架能够正常工作,满足安全条件;施肥机主轴设计满足实际施肥工作要求。按照设计思路进行了样机试制与检测,针对变量施肥机的关键零部件——施肥机主轴和开沟器进行了制造工艺研究,为产品投入市场进行批量化生产提供参考。