液肥深施是将液肥深施到地表以下作物易吸收部位的技术,可减少肥料挥发和流失、提高作物吸收营养成分速度、提高液肥利用率、提高作物的抗逆性和后期抗早衰能力。目前我国生产各种功能液态肥的企业较多,但与液肥深施技术配套的施肥机械却很少。因此,针对液肥深施机具研究的开展已迫在眉睫。深施注射机构是液态施肥机的关键部件,其性能优劣直接影响机具工作质量和可靠性。目前深施注射机构仍存在着单位时间扎穴次数受限的问题,工作效率较低。若增加扎穴次数,喷肥针受到的土壤冲击力变大,从而导致机构振动明显、扎穴不稳定及穴口宽度不理想等问题。针对上述问题,依据液肥深施农艺要求,对变形齿轮传动理论进行了深入研究,设计研制出新型变形齿轮式液肥深施注射机构。采用理论分析、计算机辅助优化与设计、动力学仿真和高速摄像的方法,对变形齿轮式液肥深施注射机构的结构及工作机理进行研究,采用台架试验的方法对深施注射机构的扎穴性能、施肥性能和动力学性能进行研究。主要研究内容和结论如下:（1）变形齿轮节曲线形成机理分析以进一步提高液肥深施注射机构工作性能为目标,结合多种液肥深施注射机构的工作特点,引入变形齿轮节曲线齿轮系,对其传动比特性、齿廓形成、压力角和根切校验进行理论分析。利用变形齿轮节曲线具有更大的传动比变化范围特点,设计出新型变形齿轮式液肥深施注射机构。（2）变形齿轮式液肥深施注射机构理论分析对变形齿轮式液肥深施注射机构进行运动学分析,建立变形齿轮式液肥深施注射机构各组成部件关键点的位移、速度和加速度的理论数学模型。详细分析液肥深施注射机构的变形太阳齿轮、变形中间齿轮、变形行星齿轮和行星架的受力情况,建立各组成部件的力学平衡方程。变形齿轮式液肥深施注射机构的运动学和动力学的理论分析是机构进行人机交互和仿真分析研究的理论基础。（3）变形齿轮式液肥深施注射机构优化与仿真软件的编写和ADAMS仿真分析在变形齿轮式液肥深施注射机构理论分析基础上,采用VB语言编写变形齿轮式液肥深施注射机构仿真与优化软件,分析主要结构参数对变形齿轮式液肥深施注射机构作业性能的影响。在该优化软件基础上,利用Taguchi试验设计方法,得到液肥深施注射机构最优结构参数组合。最优结构参数为:变形齿轮长半轴a=30 mm、变形齿轮偏心率e=0.0718、变形齿轮变形系数m₁=1.4、喷肥针与变形齿轮长轴的初始夹角α₀=125o和喷肥针长度h₂=165 mm。应用UG软件建立变形齿轮式液肥深施注射机构三维模型,并将模型导入ADAMS软件中,进行运动仿真分析,验证理论分析结果是否正确。（4）变形齿轮式液肥深施注射机构扎穴性能试验研究在试验台上进行深施注射机构扎穴性能试验和高速摄像试验,扎穴性能试验采用单因子和二次旋转正交试验方案,利用Design-Expert7.00软件对试验数据进行分析,研究行星架转速、台车速度对穴口宽度、穴距的影响规律。以农艺要求的穴口和穴距为目标函数,寻找满足性能指标的最佳工作参数组合。进行高速摄像试验,观察液肥深施注射机构入出土轨迹姿态是否符合农艺要求,并与理论分析结果进行比较,判别液肥深施注射机构理论设计是否正确。试验结果表明,行星架转速为80 r/min和台车速度0.60 m/s时,扎穴性能最优,测得穴口宽度为22.2 mm和穴距220 mm。（5）变形齿轮式液肥深施注射机构施肥性能试验研究运用流体力学知识,研究液肥在变形齿轮式液肥深施注射机构喷肥针出口处的流动特性,分析影响液肥深施注射机构施肥量的因素。采用单因子和二次旋转正交试验方案,进行液肥深施注射机构施肥性能试验,利用Design-Expert7.00软件对试验数据进行分析,研究行星架转速、喷孔直径和液泵压力对施肥量影响的规律。以农艺要求的施肥量为目标函数,寻找满足性能指标的最佳工作参数组合,检验变形齿轮式液肥深施注射机构施肥量是否满足农艺要求。试验结果表明,行星架转速82 r/min、喷孔直径2 mm和液泵压力0.36 MPa时,施肥性能最优,测得施肥量为10.5 m L和施肥损失率为2.33%。（6）变形齿轮式液肥深施注射机构动力学特性试验研究应用扭矩传感器获得太阳轮轴所受扭矩值,利用应变式传感器和数据处理软件获得喷肥针入土时所受土壤反力的大小。采用单因素和二次旋转正交试验方案,进行动力学特性测试试验,以扭矩值和喷肥针入土时所受土壤反力为性能指标,并运用Design-Expert7.00软件对试验数据进行分析,研究台车速度、行星架转速对扭矩值、喷肥针入土时所受土壤反力的影响规律。以深施注射机构工作时扭矩最小和喷肥针入土时所受土壤反力最小为目标函数,寻找满足性能指标的最佳工作参数组合,为研究整机振动规律提供理论依据。试验结果表明,行星架转速74 r/min和台车速度0.61 m/s时,液肥深施注射机构动力学性能最好,测得扭矩为4.90 N·m和拉压力为20.55 N。