我国是水稻生产大国,水稻产量占世界总产量的33%,但由于水稻病虫害频发,我国水稻产量受到了严重的影响。病虫害防治是农业生产的重要环节,化学防治、机械施药是既及时又有效的病虫害防治手段。然而,由于我国各地区水稻种植行距不统一、病虫害在水稻植株上发生位置不同、市场上喷药机喷头固定,导致喷药机无法根据水稻实际种植行距的不同以及病虫害在水稻植株上发生的位置不同而进行精确施药。针对以上问题,本文以山东众合3WPS-300自走式喷杆喷雾机为原型机,对喷药系统进行优化设计。研究出一种自动变行距、自动调节喷头高度,且可实现均匀施药的喷杆探入式喷药机构。该机构不仅可以满足因水稻种植行距不同、水稻生长周期不同和病虫害发生位置不同而施药位置不同的防治需求,而且能够在我国不同的地区普遍使用。对喷药系统进行优化设计,使喷头实际工作行间距满足14~30 cm(4~9寸)范围内自动无级调节的要求。本研究喷药系统既能够在稻冠上施药,也能探入叶冠以下进行喷洒。并且能够实现喷头工作高度自动可调,达到准确对水稻施药效果。同时,为了使喷药机非作业时期在道路上行走方便,设计了喷杆翼支架自动折叠功能。对翼支架和铰链建模与分析。采用SolidWorks三维建模软件对翼支架和铰链进行建模,基于ANSYS workbench软件对翼支架和铰链进行强度和刚度仿真分析,验证翼支架和铰链结构的合理性。优化药管线路,使喷雾更加均匀。对药液压力进行分析计算,使各个喷头处压力差为0.23%,满足各个喷头之间压力差不大于2.5%的国家标准要求。样机的室内和田间试验。试验结果表明:喷药机样机能够实现均匀施药、自动变行距、自动调节喷头高度和自动折叠等功能。对比探入式施药和常规施药两种施药方式对水稻中下部病虫害在施药4天和7天后的防治效果:探入式施药的防治效果为83.3%和90.1%,该防治效果要显著好于常规施药的61.6%和73.3%,所以该施药机对水稻中下部病虫害的防治效果要显著好于常规施药机。