作为我国重要的棉花生产基地,受自然环境影响,新疆普遍采用覆膜播种的棉花种植模式。农用地膜的大范围使用产生了大量残留地膜,其造成的污染日趋严重。随着残膜污染治理工作的持续推进,现阶段新疆棉田残膜普遍以机械化回收作业为主,但收回的膜杂物料中含土率高、残膜难以直接进行资源化利用。基于此,本文将棉田机械化收回的膜杂混合物作为研究对象,对机收膜杂物料特性进行了测定,并结合残膜资源化利用工艺需求和技术要求,确定了装置总体方案,对机收膜杂进行运动学、动力学分析,获取了机收膜杂筛分过程中的运动特性,完成了装置的关键部件的设计,搭建试验平台,将除土率、漏膜量及工作效率作为试验指标,分析了各因素对试验指标的影响规律,获取了装置最优参数组合,主要研究内容如下:（1）针对新疆棉田收回残膜的处理现状进行调研,明确了残膜资源化利用技术装备的技术要求,对棉田机收膜杂中各组分质量占比及残膜、土壤、棉秸秆几何尺寸等数据进行测定,获取了机收膜杂中残膜质量占比为17.94±2.21%,作物残余质量占比为24.48±5.26%,土壤质量占比为57.58±5.42%;通过试验分别研究了机收膜杂中残膜、土壤的摩擦力学特性,为装置的设计提供了基本依据。（2）基于机收膜杂除土需求及残膜资源化利用技术要求,确定了由筛分部件、传动系统和机架等部分组成的装置总体方案,通过对机收膜杂在装置内的运动进行理论分析,获取了机收膜杂在滑落、抛落及离心状态下的运动特征,在此基础上建立运动方程,揭示了动摩擦因数、滚筛转速及滚筛半径对机收膜杂运动特性的影响规律。（3）确定了筛分部件的结构参数,其筛筒长度为3600 mm,筛筒直径为1200 mm,筛面孔占比为40.31%;完成了传动系统的设计,并对主、从动传动轴进行设计及刚度校核;根据装配需求进行机架结构设计,采用Solid Works软件进行三维虚拟建模,利用ANSYS workbench 17.0软件进行模态分析,获取了机架的前六阶频率振型图,得出了机架的固有频率和振型特征,分析结果表明该机架结构稳定可靠。（4）以滚筛转速、喂料速度、滚筛倾角和叶片螺距为试验因素,以除土率、漏膜量和工作效率为试验指标,进行四因素五水平二次回归试验,利用Design-Expert V8.0.6软件对结果进行了数据分析,结果表明装置最优参数组合为滚筛转速24.80 r/min、喂料速度11.43 kg/min、滚筛倾角-2°、叶片螺距694.99 mm,在此参数组合下装置除土率为92.48%,漏膜量为3.31 g,工作效率为7.61 kg/min。该研究结果可为残地膜除土装置的设计提供一定参考。