理論設計
根據長期總結出來的設計理論和實驗數據所進行的設計，稱為理論設計。現以簡單受拉杆件的強度計算為例來討論理論設計的概念。設計時強度計算公式為：
σ≤σlim/S
或
F/A≤σlim/S
式中：F——作用於拉杆上的外載荷；A——拉杆橫截面面積；σlim——拉杆材料的極限應力；S——設計安全係數（簡稱為安全係數）
1．設計計算
由公式直接求出桿件必須的橫截面尺寸A，即： A≥SF/σlim
2．校核計算
在按其它辦法初步設計出桿件的橫截面尺寸后，可選用下列四式之一進行校核計算：
σ＝F/A≤[σ]
F≤σlimA/S
Sca=σlim/σ≥S
σlim≥Sσ
式中：Sca為安全係數計算值，或簡稱為計算安全係數。
設計計算多用於能通過簡單的力學模型進行設計的零件；校核計算則多用於結構複雜，應力分佈較複雜，但又能用現有的應力分析方法（以強度為設計準則時）或變形分析方法（以剛度為設計準則時）進行計算的場合。
經驗設計
根據對某類零件已有的設計與使用實踐而歸納出的經驗關係式，或根據設計者本人的工作經驗用類比的方法所進行的設計叫做經驗設計。這對那些使用要求不大變動而結構形狀已典型化的零件，是很有效的設計方法。例如箱體、機架、傳動零件的各結構要素等。
模型實驗設計
對於一些尺寸巨大而機構又很複雜的重要零件，尤其是一些重型整體機械零件，為了提高設計質量，可採用模型實驗設計的方法。即把初步設計的零、部件或機器作成小模型或小尺寸樣機，經過實驗的手段對其各方面的特性進行檢驗，根據實驗結果對設計進行逐步的修改，從而達到完善。這樣的設計叫做模型實驗設計。
