我国粮食产量保持稳定增长是国家经济和社会发展的基本保障。然而耕作地表长期受到风力、水力的侵蚀以及不正确的耕作方式,致使土壤退化加剧,土壤肥力降低,保护性耕作有效地解决上述问题。在保护性耕作的实现过程中,免耕播种起到了重要作用,免耕播种机触土部件的设计研发是提高保护性耕作效果和免耕播种质量的重要途径。施肥开沟器是免耕播种机主要的触土部件之一,直接影响肥料的施入位置,对作物的生长发育具有重要影响。针对因东北垄作免耕播种侧深施肥作业过程中弧式施肥开沟器开沟阻力大和施肥播种单体横向稳定性差的问题,设计一种渐开线施肥开沟器,并进行如下研究:（1）对侧深施肥免耕播种机施肥播种单体结构和工作原理进行分析。针对当前免耕播种机常用的弧式施肥开沟器作业过程中出现的土壤堆积导致前进阻力大和施肥播种单体横向稳定性差的问题,以弧式铲型曲线为原型设计了单圆式、双圆式和渐开线式铲型曲线,并分别对不同施肥铲铲型作用下土壤颗粒轨迹和前进阻力进行对比分析,最终设计选用渐开线式铲型曲线。对渐开线施肥开沟器进行了结构设计、土壤动力学分析和铲尖受力分析,最终确定渐开线施肥开沟器的基圆曲率半径、入土角和入土隙角是影响其性能的主要因素。（2）对东北农业大学农学院试验田的土壤、秸秆和根茬进行了参数采集（土壤密度、半径、剪切模量等）和准确标定,并建立离散元土壤模型。（3）针对不同铲型曲线的施肥开沟器做土壤颗粒轨迹和前进阻力仿真对比分析,结果表明:渐开式铲型施肥开沟器可有效地解决铲尖土壤堆积问题,且前进阻力较小,满足设计要求。以渐开线施肥开沟器结构参数入土角和入土隙角为试验因素,前进阻力和土壤扰动面积为试验指标,进行中心复合离散元仿真试验分析与优化,得到最优结构参数组合:入土角为25°、入土隙角为13°,并求解获得基圆曲率半径为169mm。通过理论分析探究侧向施肥间距对施肥播种单体横向稳定性的影响,并进行了仿真试验验证,结果表明:当侧向施肥间距为6cm时,在满足东北垄作农艺要求的前提下施肥播种单体横向稳定性较好。（4）利用Ansys2021 R1软件对最优渐开线施肥开沟器进行有限元分析,结果表明:渐开线施肥开沟器在常态和颠簸极限工况下,最大总变形和等效应力均位于铲尖厚度最薄弱处和切土刃口处,最大总变形值分别为0.13049mm和0.36803mm,最大等效应力值分别为118.5MPa和102.08MPa,小于渐开线施肥开沟器材料45号钢的许用应力值,满足田间开沟作业可靠性要求。（5）进行田间对比和验证试验,结果表明:与弧式施肥开沟器相比,渐开线施肥开沟器前进阻力和施肥播种单体侧向合力分别减少了15.56%、25.14%,开沟直线度合格率提高8%,作业性能明显提高。整机试验过程中渐开线施肥开沟器铲尖无土壤堆积现象产生,且免耕播种机无偏摆发生,满足免耕播种田间作业要求。