機械設計的應用場景廣泛覆蓋高端制造、能源、醫療、航空航天等關鍵領域，且在不同行業呈現出差異化的技術特點與創新方向。在航空航天領域，輕量化與高強度是機械設計的核心訴求 —— 航天器的結構部件需采用鈦合金、復合材料等新型材料，通過拓撲優化設計去除冗余結構，在減輕重量的同時保證極端環境下的承載能力，例如我國 “嫦娥” 系列探測器的著陸機構，其折疊式緩沖設計實現了在月球表面的平穩著陸，突破了多項機械設計難題。
醫療行業的機械設計則更注重精準性與安全性，微創手術機器人的機械臂設計需滿足毫米級的運動精度，同時具備靈活的關節結構，以適應復雜的人體手術環境。某國產手術機器人通過優化機械臂的傳動機構，將手術誤差控制在 0.1 毫米以內，大幅提升了手術成功率。在能源領域，大型風電設備的葉片設計需結合空氣動力學原理，通過特殊的曲面造型提高風能捕獲效率，同時具備抗強風、耐疲勞的結構特性，某風電企業研發的 7 兆瓦風機葉片，通過優化翼型設計使年發電量提升 12%，推動了清潔能源的高效利用
