機械設計作為工業制造的核心環節，已深度滲透到汽車、航空航天、工程機械、醫療器械等多個行業，隨著智能制造的推進，其應用場景也從傳統的 “功能實現” 向 “高效、智能、綠色” 升級，成為推動產業升級的關鍵力量。​

汽車行業是機械設計的典型應用領域，從整車結構到核心零部件皆依賴精密設計。車身框架設計需兼顧強度與輕量化，采用高強度鋼與鋁合金混合結構，通過有限元分析優化焊點分布，提升碰撞安全性；發動機設計中，曲軸、凸輪軸的結構需精準計算，保證動力傳遞效率與運轉平穩性；變速箱的齒輪、換擋機構設計則需優化傳動比，實現動力與油耗的平衡。新能源汽車的興起還推動了電池包結構設計，需兼顧防水、散熱與輕量化，確保電池安全穩定運行。​

航空航天行業對機械設計的精度與可靠性要求極高。飛機起落架需承受機身重量與著陸沖擊，采用高強度鈦合金材料，通過復雜的連桿機構實現收放功能，設計中需進行上萬次疲勞試驗驗證壽命；衛星的太陽能帆板驅動機構，需設計高精度傳動齒輪與軸承，確保帆板能精準展開與定位，應對太空極端溫度與真空環境。此外，火箭發動機的渦輪葉片設計需采用耐高溫單晶合金，通過特殊曲面造型提升推進效率，每一處結構細節都直接影響飛行安全。​

工程機械行業注重機械設計的耐用性與功能性。挖掘機的鏟斗、動臂需采用耐磨鋼與加強筋結構，應對高強度挖掘作業；起重機的起重臂設計為 telescopic 結構（伸縮臂），通過液壓驅動實現長度調節，需計算不同伸縮長度下的強度與穩定性，避免彎曲變形；壓路機的碾壓輪設計需優化重量分布與表面紋理，確保路面壓實度符合標準。同時，工程機械正向智能化升級，機械設計需結合傳感器與控制系統，如在挖掘機上設計姿態傳感器，通過機械結構與電子控制的協同，實現自動找平功能。​

醫療器械行業的機械設計則聚焦 “精準與安全”。手術機器人的機械臂需設計多自由度關節，采用高精度伺服電機與減速器，實現毫米級操作精度，輔助醫生完成復雜手術；核磁共振（MRI）設備的機械結構需采用非磁性材料（如鈦合金、工程塑料），避免干擾磁場；輪椅的設計需優化車架結構與減震系統，兼顧承重能力與乘坐舒適性。此外，醫療器械的機械設計需嚴格符合 ISO 13485 質量管理體系，確保產品安全性與可靠性。​

隨著工業 4.0 與智能制造的發展，機械設計正與物聯網、大數據、人工智能深度融合。在智能工廠中，機械設計需預留傳感器安裝接口（如溫度、振動傳感器），通過數據采集分析實現設備狀態監控與預測性維護；3D 打印技術的應用則打破了傳統制造的限制，可設計復雜內腔結構（如輕量化零件），縮短研發周期。未來，機械設計將更注重 “綠色化”（如可回收材料應用、節能結構設計）與 “個性化”（如定制化醫療器械、小型設備），為各行業創新提供更廣闊的空間。