優化設計需要綜合地考慮許多要求，一般有：工作性能、制造成本、小尺寸和重量、使用中可靠性、消耗和少環境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對重要性因機械種類和用途的不同而異。設計者的任務是按具體情況權衡輕重，統籌兼顧，使設計的機械有的綜合技術經濟效果。過去，設計的優化主要依靠設計者的知識、經驗和遠見。隨著機械工程基礎理論和價值工程、系統分析等新學科的發展，制造和使用的技術經濟數據資料的積累,以及計算機的推廣應用,優化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學計算。
1、根據用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設計任務。
2、初步設計。包括確定機械的工作原理和基本結構形式，進行運動設計、結構設計并繪制初步總圖以及初步審查。
3、技術設計。包括修改設計（根據初審意見）、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。
4、工作圖設計。包括后的修改（根據二審意見）、繪制全部工作圖（如零件圖、部件裝配圖和總裝配圖等）、制定全部技術文件（如零件表、易損件清單、使用說明等）。
5、定型設計。用于成批或大量生產的機械。對于某些設計任務比較簡單（如簡單機械的新型設計、一般機械的繼承設計或變型設計等）的機械設計可省去初步設計程序。
零件的工作能力設計。已知主要零件所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零、部件的初步設計。設計所依據的工作能力準則，須參照零、部件的一般失效情況、工作特性、環境條件等合理地擬定，一般有強度、剛度、振動穩定性、壽命等準則。通過計算或類比，即可決定零、部件的基本尺寸。
機器的功能分析，就是要對設計任務書提出的機器功能中必須達到的要求、要求及希望達到的要求進行綜合分析，即這些功能能否實現，多項功能間有無矛盾，相互間能否替代等。后確定出功能參數，作為進一步設計的依據。在這一步驟中，要恰當處理需要與可能、理想與現實、發展目標與當前目標等之間可能產生的矛盾問題。
確定出功能參數后，即可提出可能的解決辦法，亦即提出可能采用的方案。尋求方案時，可按原動部分、傳動部分及執行部分分別進行討論。，較為常用的辦法是先從執行部分開始討論。