地膜覆盖技术具有明显的节水、保温、抑盐、增产效果,已被广泛应用农作物生产。但是,该技术的推广为农业和农民带来经济利益的同时,也产生了比较严重的白色污染问题,土壤中混入地膜会破坏土层结构,降低土壤吸湿性、透水性,妨碍作物生长和发育,严重影响农业绿色发展,因此地膜回收及其再利用是当前促进农业健康可持续发展的重要任务之一。本文针对机械残膜回收作业中的残膜含杂率高、影响残膜后期再利用的问题,研究设计一种能够在残膜捡拾过程中实现膜杂分离的挑膜分杂式地膜回收机,重点设计并研究了挑膜捡拾机构和膜杂分离装置,通过试验验证,残膜回收机关键部件能满足残膜回收作业要求。论文主要研究内容包括:(1)通过调研棉花种植模式以及残膜破损情况,以HY-0580抗拉强度测试仪的拉伸速度和残膜破损情况为影响因素,断裂延伸率为试验响应指标,通过方差分析,确定残膜破损情况,拉伸速度与断裂延伸率之间的关系,确定含水率,载荷速度,节间与棉秆弹性模量之间的关系,为挑膜分杂式地膜回收机关键部件的设计提供理论依据。(2)针对残膜回收作业过程中,残膜回收率较低,本文设计了一种新型椭圆规式挑膜捡拾机构,实现周期性挑膜。分别以曲柄杆长,摇杆各构件长度为设计变量,以前工作行程和后工作行程曲率,正常挑膜,伸入土壤,漏挑残膜,离心率,强度校核为约束条件,以收膜区域面积和弧长值为目标函数,调用优化工具箱,确定曲柄杆长和摇杆各构件长度的最优参数。将优化后所得结构尺寸参数的模型导入到Adams中,优化后,弧长值由2056mm增长为2308mm,一个圆周运动内捡拾的地膜长度提高12.27%,避免漏捡现象,磨损量降低12.33%,结构尺寸降低7.8%,利用Solidworks软件建立的挑膜捡拾机构三维参数化模型,并将模型导入Ansys/workbench模块进行静力学有限元分析可知,满足强度和刚度的设计准则。(3)阐述夹持输送装置和脱膜装置的结构和工作原理,对夹膜和脱膜过程分别进行分析,确定夹取地膜的必要条件和与脱膜装置分离条件。(4)确定膜杂分离装置的结构形式为偏心轮筛网,并对其工作原理进行了叙述,对工作参数的标定进行了设计与研究,进行筛网的模态分析,对膜杂分离过程进行力学分析并建立残膜回收率与含杂率和筛网振幅,筛网齿片间距,工作角度的三因素三水平二次回归正交试验,确定筛网的最优组合参数:筛网频率为4.7Hz,筛网振幅为52mm,齿片间距为17.1mm,缠膜率和含杂率均较低。(5)制作了挑膜分杂式地膜回收机的物理样机,根据最优参数下的挑膜捡拾机构和偏心轮筛网装置进行田间试验,试验结果表明,满足残膜回收机满足回收要求。回收率和脱膜率的相对误差均小于1.5%。