理论设计是根据设计理论和实验数据所进行的设计。它又可分为设计计算和校核计算两类。设计计算是根据零件的工作情况，选定计算准则，按其所规定的要求计算出零件的主要几何尺寸和参数。校核计算是先按其他办法初步拟定出零件的主要尺寸和参数，然后根据计算准则所规定的要求校校零件是否。由于校核计算时，已知零件的有关尺寸，因此能计入影响强度的结构因素和尺寸因素，计算结果比较。
这种设计是对一些尺寸巨大、结构复杂的重要零件，根据初步设计的结果，按比例制成小尺寸的模型，经过实验手段对其各方面的特性进行检验，再根据实验结果对原设计进行逐步修改，从而达到完善的设计。模型实验设计是在设计理论还不成熟，已有的经验又不足以解决设计问题时，为积累新经验、发展新理论和获得好结果而采用的一种设计方法。但这种设计方法费时、耗资，一般只用于特别重要的设计中。
对机械产品来讲，设计是源头。今天所面临的主要由工业设备、工业产品制造与使用所造成的环境污染、资源浪费等问题，除受当时时代的科学技术发展水平的限制，对可能引起的问题预见、认识不够有关外，还在很大程度上与一些传统落后的产品设计理念有关。例如：在过去的设计理念中，几乎不考虑环境问题，也不考虑产品的回收利用问题，并将烟囱林立、浓烟滚滚、污水横流、机器轰鸣等看成是工业化的标志就是典型的代表。
通用化是指在不同种类的产品或不同规格的同类产品中尽量采用同一结构和尺寸的零部件.惯窃”三化”的好处主要是:减轻了设计工作量,有利于提高设计质量并缩短生产周期;减少了刀具和量具的规格,便于设计与制造,从而降低其成本;便于组织标准件的规模化,专门化,易于保证产品质量,节约材料,降低成本;提高互换性,便于维修;便于国家的宏观管理与调控以及内,外贸易;便于评价产品质量,解决经济纠纷。