药物防治是广泛用于控制各种农作物病虫害、确保农业稳产增收的重要措施。而施药机械是实现药物防治的主要工具。由于地下病虫害发生在土壤深处,普通施药机械的药液难以深入土层,给防治带来困难。对于地下病虫害的防治,我国仍处于传统的手工防治和手动机械阶段,劳动强度大,防治效率低,且极易引起操作者中毒,迫切需要高效安全的新型地下施药机械。基于上述情况,本课题开发研制了机动喷射式地下施药机,并进行了样机工作实验。(1)参照其它施药机械的结构,确定了系统组成。整机主要由动力系统、传动系统、药液输送系统、喷药控制系统、喷药系统等组成。(2)利用机电一体化技术,对喷药控制系统进行了选择设计。对继电器的工作参数进行了确定,使施药机能够根据农作物不同的株距行距实现在作物根际喷药、在作物空档停喷的要求。(3)通过对注射施药喷杆的运动及受力分析,明确本机不宜采用目前地下施药机械常用的注射施药方式,从而确定本机选用喷射式施药,对喷药系统进行了结构设计。(4)对传动系统和主要零部件进行了结构设计。(5)对药液喷射过程进行了理论分析,推导了喷孔处药液喷射速度公式,建立了药液在空气中的位移速度方程,并对药液在土壤中的运动进行了分析,明确了喷射深度的影响因素,并对影响趋势进行了理论推导、分析确定。系统运转实验表明:机组能够正常工作,各系统运转正常。操作人员只需按作物行距调节好喷杆位置,打开电源开关,按作物株距设定好继电器工作参数,启动手扶拖拉机,即可进行施药。解决了手工施药操作人员和农药直接接触、手动机械施药劳动强度大、施药效率低的问题,满足使用要求,达到了预期设计目标。喷射实验结果表明:隔膜泵低速运转、流量较小的情况下,喷射深度较浅,喷孔直径、喷头离地高度、土壤状况对喷射深度的影响不显著;隔膜泵较高速度运转,流量较大时,喷射深度明显增加,此时压力对喷射深度有明显影响,喷头离地高度和土壤状况的作用不明显;喷量为5 ml时,最优处理组合为压力2.5 MPa、原土、喷孔直径￠1.0、喷嘴离地高度50 mm,当喷量为15 ml时,最优处理组合为压力2.5 MPa、喷嘴离地高度100 mm、松土。因此,本机亦采用隔膜泵较高转速、大流量的工作状态,可通过调整隔膜泵压力来调节喷射深度。