机械设备设计并非简单的零件拼凑，而是一个融合了科学、工程与艺术的系统性工程。其核心设计原理是确保设备功能、可靠性、经济性和安全性的基石。这些原理指导着设计师从概念到成品的每一步决策。
首要原理是功能实现原理。任何机械设计的出发点和终目的都是实现特定的功能。设计师必须首先彻底理解设备需要完成的任务、工作的环境以及需要达到的性能指标（如速度、精度、功率）。例如，一台包装机的核心功能是、准确地将产品装入容器，所有设计都必须围绕这一核心展开。
其次是力学原理。这是机械设计的物理基础。设计师需运用静力学、动力学、材料力学等知识，确保设备在承受载荷（静载、动载、冲击载荷）时，结构具有足够的强度（抵抗破坏的能力）、刚度（抵抗变形的能力）和稳定性（维持平衡状态的能力）。计算和模拟分析是验证力学合理性的关键手段。
第三是运动学与动力学原理。对于有运动部件的设备，必须设计其运动轨迹、速度和加速度。这涉及到机构学（如连杆机构、凸轮机构、齿轮机构的设计）、摩擦学、振动分析等，以确保运动平稳、准确，并限度地减少磨损和能量损失。
第四是人机工程学原理。设备终是由人来操作和维护的。设计必须考虑人的生理和心理特点，确保操作界面直观、舒适，维护点易于接近，减少操作错误和疲劳，提升安全性和用户体验。
后是经济性与工艺性原理。在满足功能和质量的前提下，设计必须考虑制造成本。这包括材料的选择（在满足性能下尽可能便宜）、加工工艺的简化（设计应便于制造、装配和检测）以及标准化（尽量采用标准件和通用件，以降低成本和缩短周期）。
这些原理相互关联、相互制约。的设计不是在单一指标上做到，而是在这些往往矛盾的要求中找到平衡点。例如，追求强度可能导致材料成本和重量上升，而过度追求成本又可能牺牲可靠性。设计师的智慧就体现在对此的权衡与优化之中。