山区扶贫是我国政府为实现共同富裕而对山区人民采取的重要举措。在国家进行光伏扶贫的同时,山区人民也在因地制宜的发展地方经济,为实现更快富裕而努力。课题所在的六安市金寨山区是国家实行光伏发电扶贫的重点帮扶地区,依托当地完整的茶叶产业,当地人民提出在太阳能光伏板下进行茶树种植。当地处于大别山山区,山坡坡度陡峭,茶籽直播方式是最适合当地进行茶树种植方式。但目前普遍采用的人工开沟效率底下且经济效益不高,市场上也没有适用当地茶籽直播开沟要求的机具。为解决山区陡坡茶树种植的开沟问题,通过充分了解茶籽直播的茶树种植要求,设计出专用机械与专用开沟刀具,并通过土槽试验、田间对比实验等对新设计的开沟机进行研究。具体研究内容如下:(1)首先通过了解当地的地理特点以及茶籽直播方式茶树种植来确定开沟的农艺要求,开沟沟宽要达到30mm-50mm,开沟深度要达到70mm-100mm。(2)开沟机整机结构设计。选择开沟刀通过反转方式进行开沟,选择其前进方向与抛土方向相同,这样有利于以最小的转速获得更好的开沟速度。设计的开沟刀半径为130mm,齿数为9,刀口轮廓选用渐开线式曲线轮廓。通过查阅文献我们将开沟刀入土角范围选择在30℃-35℃。同时开沟机的动力装置选择1.1kw微型汽油机,传动装置为12mm的传动软轴,减速装置为30:1的蜗轮蜗杆减速器。(3)对设计的开沟刀进行仿真优化。通过EDEM软件对七组不同渐开线基圆半径的开沟刀进行仿真优化,以刀具在前进方向与竖直方向的分力、颗粒损失率以及转矩值为指标,得到最优的渐开线基圆半径为75mm,对应的入土角为32.4℃。(4)通过土槽开沟试验、土壤抛撒试验以及陡坡开沟试验对设计刀具与机具进行测试。土槽试验表明设计刀具满足开沟要求,且验证选用动力装置满足开沟要求。开沟过程的抛洒试验表明设计渐开线式开沟刀与传统刀具相比抛洒范围最小。陡坡开沟过程中,开沟宽度平均值为53.0mm,开沟深度平均值为85.9mm,开沟效果满足课题需要的种植要求。同时,整机重量在12kg以内,操作中机头振动较小,操作性强。