果园施肥是农业生产中重要的环节,施用颗粒肥可以长效的为果树提供养分,提高果树的经济效益。变量施肥结合测土配方技术有效的节约施肥成本,提高肥料的利用率。本文设计一种基于北斗导航的履带式变量施肥机,通过对开沟刀静力学分析及槽轮式排肥器的施肥量参数进行计算,将变量施肥系统应用于北斗导航的履带式变量施肥机;研究施肥机槽轮速率衰减规律和图像处理及串口通讯的响应速度,实现肥料用量的精确可变控制;结合离散元法对槽轮式施肥器进行设计与仿真,探究不同转速工况条件下施肥量的变化规律。通过试验对颗粒有机肥的密度、含水量、休止角、粒径分布等参数进行测定。选用颗粒肥测得千粒重的平均值为50.36 g,平均含水率为4.32%。经DS2压力测试计输出得到其最大与最小值力随时间变化图,20次测量结果中峰值最大为144 N。测试休止角时,使用注入法获得平均值29.98°与倾斜法平均值27.85°相似,颗粒有机肥100粒基础物理参数测量计算结果,经计算得平均直径为4.28mm,平均质量为0.0648 g,平均密度约为1530 kg/m~3。设计了一种基于北斗导航的履带式变量施肥机,对开沟刀与槽轮式排肥器的工作特性进行计算。选用南疆规模化枣园的行距参数与施肥量作为设计基准,计算施肥器的单转排肥量为100 g与试验台施肥量的97.47 g较为符合。通过划区域的施肥处方图,对变量施肥控制系统进行设计。利用图像处理与图像分割计算出步进数据,选用57步进电机控制槽轮式排肥器精准施肥。EDEM离散元分析粒子接触模型时,结合颗粒与施肥机材料的弹性模量、剪切模量、泊松比等参数,选用最佳的Hertz-Mindlin（No slip）模型进行仿真计算。对肥料平面的颗粒流速、颗粒在入肥口的运动速度轨迹进行分析,将五种工况下有机肥经过施肥口的质量进行对比分析。结果表明:在150 r/min与200 r/min两种工况条件下的通过流量相似,为了使施肥量更加精确,其理论槽轮转速不应当超过150 r/min;并且在200 r/min到250 r/min的工况下,颗粒流量衰减现象较为明显。通过田间试验得出,开沟施肥机平均入土开沟时间7.08 s;开沟深度的平均值为409.90 mm;作业速度的平均值1.02 km/h;空载工况下施肥机的速度损耗较低,准确率平均约为97%,变量系统的支持下槽轮式施肥器综合施肥准确率99.27%,60 r/min工况下相对于传统直流电机排肥器漏肥准确率提高了8.31%、田间试验中使用基于变量施肥系统的槽轮式排肥器施肥准确率平均值为96.07%,并且使用变量施肥系统低于极限转速时,转速对施肥准确率的影响较小。