我国的水资源比较匮乏,在我国北方地区拥有全国一半以上的土地,水资源却只占我国总量的15%,水资源的南北分布非常不均衡。农业用水占全国各种用水总量的61.5%,其中灌溉用水在农业用水中占比很高,因此在我国大力发展节水灌溉是非常有必要的。针对节水灌溉工程中存在的问题,以山东省农机装备研发创新计划项目为依托,以JP75-300S型高效喷灌机为研究对象,设计出喷灌机的机械结构,采用自压微重力施肥法和比例式注肥泵相结合的浇水施肥方式,借助有限元仿真软件对喷灌机桁架在浇水施肥时的状态进行研究,得到桁架管件合适尺寸,对研发的样机进行了喷灌浇水的试验,并把试验结果和漫灌方式作了比较,结果表明研发的喷灌机样机具有良好的浇水施肥效果。本文研究主要包含以下内容:(1)设计喷灌机的机械结构,并对施肥装置做了改进。前期设计的施肥装置,采用自压微重力施肥法与文丘里施肥器相结合的原理。在试验时发现文丘里施肥器对于水压的反冲抵抗作用不强,在灌溉浇水时经常出现倒吸肥现象,因此做了改进,采用自压微重力施肥法与比例式注肥泵相结合的方式来进行浇水施肥。(2)对桁架结构进行有限元仿真分析,并对桁架杆件选择合适的材料和尺寸。喷灌机桁架结构主要承受水重和自重荷载,在设计时要考虑结构的可靠性和经济性。(3)采用Fluent软件对喷水装置作了流场数值模拟,并对喷灌机的喷灌均匀度和水量分布作了试验进行研究分析。(4)在菏泽市郓城县李集镇张口村大田地试验场对玉米种植做了试验,并对灌溉用水量和玉米产量以及水分利用效率等作了研究分析。卷盘式喷灌机喷灌方式操作方便并且经济适应性强,具有节约用水和劳力、对土地的适应性强等优点。在试验基地对样机进行大田作业试验时,受到当地农户的欢迎,对喷灌机的使用起到了农业推广的作用。