改革开放以来，我国新疆地区棉花产业从种植面积到亩产都有了较大的提高，地膜覆盖种植技术也伴随着新疆棉花产业的发展一直沿用至今。地膜覆盖法虽然在水土保持上利于棉花的生长。但残膜的长期积累却破坏了土壤的结构，从而影响棉花的根系的发育。国内外先后设计了多中残膜回收机械但实际效果却不是很好。本文首先在认真分析国内外筛分机械研究现状基础上，利用单曲柄连杆机构原理，以及对装置结构及其运动参数的详细设计。最终得到了单曲柄连杆机构土壤-残膜分离振动筛。但在对样机的试运转以及综合分析之后发现其由于振动回转性太大无法满足试验需要，随后改用双曲柄连杆机构振动筛完成试验。在对试验前期准备充分的前提下，采用正交试验分别对振幅、转速、以及土壤湿度在试验中对筛分率以及筛分效果的影响结果进行直观分析法分析。以得到筛分率以及筛分效率最好的试验方案和各因素对结果的影响程度大小关系。最终采用多指标综合分析法对装置工作性能进行综合分析，得到了装置工作性能最优的方案。通过以上工作的完成最终得到筛分率的最优方案为：振幅60mm、转速200r/min、湿度为14%。筛分效率的最优方案为振幅70mm、转速300r/min、湿度14%。综合分析得到装置工作性能最优方案为振幅60mm、转速200r/min、湿度为14%。