機電一體化的機械系統(tǒng)設計主要包括兩個環(huán)節(jié)：靜態(tài)設計和動態(tài)設計。
1、靜態(tài)設計
靜態(tài)設計是指依據(jù)系統(tǒng)的功能要求，通過研究制定出機械系統(tǒng)的初步設計方案。該方案只是一個初步的輪廓，包括系統(tǒng)主要零、部件的種類，各部件之間的聯(lián)接方式，系統(tǒng)的控制方式，所需能源方式等。
有了初步設計方案后，開始著手按技術(shù)要求設計系統(tǒng)的各組成部件的結(jié)構(gòu)、運動關(guān)系及參數(shù)；零件的材料、結(jié)構(gòu)、制造精度確定；執(zhí)行元件（如電機）的參數(shù)、功率及過載能力的驗算；相關(guān)元、部件的選擇；系統(tǒng)的阻尼配置等。以上稱為穩(wěn)態(tài)設計。穩(wěn)態(tài)設計保證了系統(tǒng)的靜態(tài)特性要求。
2、動態(tài)設計
動態(tài)設計是研究系統(tǒng)在頻率域的特性，是借助靜態(tài)設計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過建立系統(tǒng)組成各環(huán)節(jié)的數(shù)學模型和推導出系統(tǒng)整體的傳遞函數(shù)，利用自動控制理論的方法求得該系統(tǒng)的頻率特性（幅頻特性和相頻特性）。系統(tǒng)的頻率特性體現(xiàn)了系統(tǒng)對不同頻率信號的反應，決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、最大工作頻率和抗干擾能力。
靜態(tài)設計是忽略了系統(tǒng)自身運動因素和干擾因素的影響狀態(tài)下進行的產(chǎn)品設計，對于伺服精度和響應速度要求不高的機電一體化系統(tǒng)，靜態(tài)設計就能夠滿足設計要求。對于精密和高速智能化機電一體化系統(tǒng)，環(huán)境干擾和系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)及運動因素對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響會很大，因此必須通過調(diào)節(jié)各個環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)，改變系統(tǒng)的動態(tài)特性以保證系統(tǒng)的功能要求。動態(tài)分析與設計過程往往會改變前期的部分設計方案，有時甚至會推翻整個方案，要求重新進行靜態(tài)設計。