针对棉田机残膜在残膜资源化利用过程中因土壤含量高而导致企业运输成本高、人工分选效率低、分选后的土壤废弃物处理困难等问题，结合棉田土壤、膜秆等物料的特点，设计了一种机械式膜除杂装置。该装置主要由筛体、前驱动曲轴、后曲轴、电机和机架组成，可一次完成膜杂料的破碎、膜杆的反抛、运输和除土。为了提高筛体对杂质膜的散射效应，将筛体设计为曲轴上具有不同旋转相位的四个单筛体，并通过对运行过程的分析，设计了其结构参数。试验结果表明，当曲轴转速为176.62r/min时，筛面倾角为12，筛体振幅为139.81mm，膜杂除土率为86.5%，能满足膜杂质去除的要求。研究结果可为相关分离装置的设计提供参考。