施肥是林果业生产重要环节,施肥必须开深沟,确保肥效持续。课题组设计了1K-50型葡萄园开沟机,机具采用双旋耕刀辊潜土逆旋的作业方式,目前深耕作业时存在开沟功耗大、耕深稳定性差、振动剧烈等问题,无法满足林果园开沟的农艺要求。土壤对旋耕刀辊的作用力系组成复杂,且随着刀辊转过角度的变化而改变。为便于研究,可将该复合作用反力分解成水平方向阻力及垂直方向阻力,水平方向阻力即牵引阻力,是影响机具功耗的主要因素,垂直方向阻力影响机体振动和刀片磨损状况。本文在现有研究成果的基础上,采用理论分析、室内土槽试验及离散元仿真等方法,分析了刀辊转速、机具前进速度、开沟深度对开沟功耗、水平方向阻力及垂直方向阻力的影响规律,为潜土逆旋型开沟机功耗分析、刀片磨损和机体振动等研究提供数据参考。主要研究内容和结论如下:（1）对逆旋开沟刀片切土及运、抛土过程中的受力情况进行分析,建立机具工作参数（刀辊转速、前进速度、开沟深度）、刀辊结构参数（刀辊半径、刀片数目等）、刀片技术参数（刀片宽度、刃口长度、安装角、切土角等）及土壤力学性质（土壤密度、切土阻力系数、压土阻力系数、土壤粘着系数）与开沟功耗的数学模型。（2）通过室内土槽试验,获得一定土壤条件下刀辊的真实作业功耗,为开沟功耗数学模型及仿真模型参数的标定及提供数据基础。（3）利用数值求解方法对开沟功耗数学模型中的待定系数进行标定。验证试验结果表明,开沟功耗的平均相对误差为11.17%。（4）利用EDEM 2018软件建立适应于南方葡萄园土壤环境的土壤-刀辊相互作用模型,以开沟功耗、水平方向阻力及垂直方向阻力为试验指标,选取不同开沟深度的两组工况进行仿真试验,得到试验指标的动态曲线图。与土槽试验结果对比,仿真试验中开沟功耗的相对误差分别为7.27%和9.36%,验证了模型的准确性。（5）以刀辊转速、前进速度和开沟深度为试验因素,以开沟功耗、水平方向阻力及垂直方向阻力为评价指标,基于仿真模型进行刀辊潜土逆旋工况下的正交试验。结果表明,对开沟功耗的显著性顺序从大到小依次为开沟深度、刀辊转速和前进速度;对水平阻力的显著性顺序从大到小依次为前进速度、开沟深度和刀辊转速;对垂直阻力的显著性顺序从大到小依次为开沟深度、前进速度和刀辊转速。转速与前进速度之间的交互作用对垂直阻力存在显著影响。（6）对正交试验结果进行回归分析,得到各因素关于评价指标的回归方程。并利用降维法分析单因素对开沟功耗、水平阻力、垂直阻力的影响规律,结果表明,随着开沟深度的增加,开沟功耗、水平阻力、垂直阻力平均值均平稳增大,但当沟深大于0.42 m时,水平阻力却出现略微下降的趋势。刀辊转速对水平阻力及垂直阻力均呈负相关,因此,在实际生产作业中,可适当增加刀辊转速以提高机具抛土距离。（7）通过回归模型获得开沟功耗最佳参数组合为:刀辊转速132 r/min、前进速度0.06 m/s、开沟深度0.3 m,预测功耗为3.89 k W。验证试验表明,软件预测误差为6%。