機械安全設計是指在機械設計階段，從零件材料到零部件的合理形狀和相對位置，從限制操縱力、運動件的質量和速度到減少噪聲和振動，應用零部件間的強制機械作用原理，結合人機工程學原則等多項措施，通過選用適當的設計結構，采用本質安全技術與動力源，盡可能地避免或減少危險；也可以通過提高設備的可靠性、操作機械化或自動化以及實行在危險區以外的調整、維修等措施。
一、選用適當的設計結構，避免或減少危害
(1)采用本質安全技術
本質安全技術是指利用該技術進行機械預定功能的設計和制造，不需要采用
其他安全防護措施，就可以在預定條件下執行機械的預定功能時滿足機械自身的安全要求。
①避免銳邊、尖角和凸出部分：在不影響預定使用功能前提下，機械設備及其零部件應盡量避免設計成會引起損傷的銳邊、尖角、粗糙或凹凸不平的表面和較突出的部分。銳邊或尖角應倒鈍、折邊或修圓；可能引起刮傷的開口端應包覆。
②滿足安全距離原則：防止危險部位傷害和避免受擠壓或剪切的危險。利用安全距離防止人體觸及危險部位或進入危險區，這是減少或消除機械風險的一種方法。在規定安全距離時，必須考慮使用機械設備時可能出現的各種狀態、有關人體的測量數據、技術和應用等因素。機械的安全距離包括兩類：一是避免受擠壓或剪切危險的安全距離。二是機械組成部分的有形障礙物與危險區的最小距離，用來限制人體或人體的某部位的運動范圍；當兩移動件相對運動或移動件向著固定件運動時，人體或人體的某部分在其中可能受到擠壓或剪切。這時，可以通過減少運動件間的最小距離，使人的身體部位不能進入，從而避免了危險；也可以增大運動件間最小距離，使人體可以安全地進人或通過。
③限制有關因素的物理量：在不影響使用功能的情況下，根據各類機械的不同特點，限制某些可能引起危險的物理量值來減少危險。如控制噪聲、振動等，使其低于安全標準中規定的允許指標。
④使用本質安全工藝過程和動力源：本質安全工藝過程和本質安全動力源，是指這種工藝過程和動力源自身是安全的。對在有爆炸隱患場所使用的機械設備，應采用全氣動或全液壓控制系統和操縱機構或采用相應等級的“本質安全”的防爆電氣裝置，避免一般電氣裝置容易出現火花而導致爆炸危險。防爆電氣設備類型有本質安全型、隔爆型、增安型、充油型、充砂型、正壓型、無火花型、特殊型等。
限制最大壓力不超過允許值，并在機械設備的液壓裝置中使用阻燃和無毒液體，或采用與環境匹配的“本質安全”動力源。
(2)限制機械零件應力
組成機械的所有零件，通過優化結構設計來達到防止由于應力過大破壞或失效、過度變形或失穩坍塌引起故障或引發事故。機械零件的選用應在專業符合性要求、抗破壞能力、連接緊固方式的可靠性、防止超載應力和良好的平衡和穩定性等方面予以充分考慮。機械零件選用的材料性能、設計規范等，都應符合機械設計的標準或規范要求，使零件的計算應力不超過許用值，保證適宜的安全系數，以防止由于零件應力過大而破壞或失效，避免故障或事故的發生。
(3)提交材料和物質的安全性
用以制造機械的材料、燃料和加工材料在使用期間其毒害物成分、濃度應低于安全衛生標準的規定，不得危及人員的安全或健康，不得對環境造成污染。材料的力學特性，如抗拉強度、抗剪強度、沖擊韌性、屈服極限等，應能滿足執行預定功能的載荷（如沖擊、振動、交變載荷等）作用要求；材料應具有良好的對環境的適應性，在預定的環境條件下，應具有抗腐蝕、耐老化、耐磨損的能力；材料應具有均勻性，防止由于工藝設計不合理，使材料的金相組織不均勻而產生殘余應力；同時，應避免采用有毒的材料或物質，應能避免機械本身或由于使用某種材料而產生的氣體、液體、粉塵、蒸汽或其他物質造成的火災和爆炸危險。
(4)履行安全人機工程學原則
安全人機工程學是從工作系統設計的安全角度出發，運用系統工程的理論方法，研究人一機系統各要素之間的相互作用、影響以及它們之間的協調方式，通過設計使系統的總體性能達到安全、準確、高效、舒適的目的。在機械設計中，通過合理分配人機功能、適應人體特性、人機界面設計、作業空間的布置等方面履行安全人機工程學原則，提高機械設備的操作性能和可靠性，使操作者的體力消耗和心理壓力降到最低，從而減少操作差錯。
(5)設計控制系統的安全原則
機械在使用過程中，典型的危險工況有：意外啟動、速度變化失控、運動不能停止、運動機械零件或工件脫落飛出、安全裝置的功能受阻等。機械控制系統的設計應與所有電子設備的電磁兼容性相關標準一致，防止潛在的危險工況發生，設計時應考慮各種作業的操作模式或采用故障顯示裝置，使操作者可以安全地采取措施，并遵循下列原則和方法：
①重新啟動原則：動力中斷后重新接通時，如果機械設備自發啟動會產生危險，應采取措施，使動力重新接通時機械不會自行啟動，只有再次操作啟動裝置機械才能運轉。
②關鍵件的元余原則：控制系統的關鍵零部件，可以通過備份的方法減少機械故障率，即當一個零部件失效時，用備用件接替以實現預定功能。當與自動監控相結合時，自動監控應采用不同的設計工藝，以避免共同失效。
③定向失效模式：指部件或系統主要失效模式是預先已知的，而且，只要失效總是這些部件或系統，這樣可以事先針對其失效模式采用相應的預防措施，可重新編程控制系統中安全功能的實現，防止危險的誤動作措施。
(6)防止氣動和液壓系統的危險
采用氣動、液壓、熱能等裝置的機械，必須通過設計來避免由于這些能量意外釋放而帶來的各種潛在危害。
(7)預防電氣危害
用電安全是機械安全的重要組成部分，機械中電氣部分應符合有關電氣安全
標準的要求。預防電危害應注意絕緣、屏蔽、安全距離、接地（零）、剩余電流保護等。
二、減少或限制操作者進入危險區
(1)機械具有良好的可靠性和穩定性：可靠性是指機械或零部件在規定的使用條件下和規定期限內執行規定的功能而不出現故障的能力。提高設備的可靠性可以降低危險故障率，從而降低操作人員查找故障和檢修設備的頻率，即減少了操作者面臨危險的概率。
機械的可靠性一般可分為結構可靠性和機構可靠性。結構可靠性主要考慮機械結構的強度以及由于載荷的影響使之疲勞、磨損、斷裂等引起的失效；機構可靠性考慮的不是強度問題引起的失效，而是機構在動作過程中由于運動學問題而引起的故障。
設備不應在振動、風載或其他可預見的外在作用下傾覆或產生允許范圍外的運動，即具有良好的穩定性。
(2)采用機械化和自動化技術：機械化和自動化技術可以使人的操作崗位遠離危險或有害現場，從而減少傷亡事故和職業病的危害。
(3)保證調試、檢查及維修保養的安全：設備運行安全檢查是設備安全管理的重要措施，是防止設備故障和事故發生的有效方法。在設計機械設備時，應盡量考慮到一些易損件拆裝和更換的方便性；提供安全接近或站立措施（如扶梯、平臺、通道等）；聯鎖裝置的使用；將機械的調試、潤滑、一般維修等操作點設置在危險區外，從而減少操作者面臨危險的概率。
(4)環境適應性：設備的運行要考慮使用環境條件的影響，如溫度、濕度、沖擊、振動等。
