工业设计遵循诸多重要原则。需求原则是根本，产品功能需满足客观需求，否则会造成积压浪费，且需求随时间、地点变化，是产品升级的依据。信息原则要求设计师掌握市场、科技、工艺等信息，引导设计。创新原则鼓励在产品外观、色彩、功能等方面创新，但要基于核心功能。系统性原则强调设计师需分清产品主次功能，进行科学设计。收敛原则倡导在发散思维构思方案后，综合信息进行收敛思维。产品优化原则注重对产品测试调试，提升功能、结构和外观。继承原则是批判吸收前人成果，推陈出新。效益原则兼顾技术经济与社会效益。时间原则要求加快设计研制，抢占市场。定量原则在方案评选等环节采用科学定量方法。这些原则共同保障工业设计的科学性与合理性。
人机工程学是工业设计的重要支撑学科。它研究人与产品、环境之间的相互关系，通过对人体尺寸、生理和心理特征的研究，优化产品设计，使产品与人达到匹配状态。在办公家具设计中，依据人体工程学原理设计座椅的高度、靠背的曲线、扶手的位置等，能有效减轻使用者的疲劳，提高工作效率。在交通工具设计中，考虑驾驶员的操作习惯、视野范围以及乘坐者的舒适性，设计出合理的驾驶舱布局和座椅设计。人机工程学的应用，让产品更加符合人体的自然行为模式，提升用户使用产品时的舒适度和性，从而增强产品的用户体验和市场竞争力。
材料选择和工艺对机械设备外观设计的终效果有着决定性影响。金属材料因其高强度、耐用性和良好的加工性能，在机械设备外观设计中应用广泛。例如，钢铁常用于制造大型机械的框架结构，具有出色的承重能力；铝合金则因其质量轻、耐腐蚀等特点，常用于一些对重量有要求的设备外壳，如航空发动机的部分外壳。随着科技的发展，新型材料也逐渐应用于机械设备领域，如碳纤维复合材料，具有高强度、低密度的优势，可用于制造高性能机械设备的关键部件，既能减轻设备重量，又能提高其性能。在工艺方面，不同的加工工艺赋予材料不同的表面质感和外观效果。铸造工艺可以制造出复杂形状的部件，但其表面相对粗糙；机械加工工艺如车削、铣削、磨削等能够获得高精度的表面，使设备外观更加精致；表面处理工艺如喷漆、电镀、阳极氧化等，不仅可以保护材料表面，还能为设备增添丰富的色彩和光泽，提升设备的整体美观度。例如，一些高端机械设备采用镀铬工艺，使设备表面呈现出亮丽的金属光泽，既美观又具有良好的防腐蚀性能。
色彩搭配在机械设备外观设计中具有重要的视觉传达和心理影响作用。首先，色彩要与设备的功能和使用环境相匹配。例如，在医疗设备中，常采用白色、浅蓝色等柔和、冷静的色彩，给人以清洁、、可靠的感觉，有助于缓解患者的紧张情绪；而在一些户外作业的机械设备，如消防车，采用鲜艳的红色，能够在各种环境中迅速吸引人们的注意力，提高设备的辨识度，便于在紧急情况下快速响应。其次，色彩搭配要考虑企业品牌形象和文化内涵。企业可以通过统一的色彩体系来强化品牌识别，如前文提到的卡特彼勒以黄色为主色调。同时，色彩的对比度和协调性也很关键，合理的色彩组合能够增强设备的层次感和立体感，提升外观的美观度。例如，一些高端机械设备采用深色主体搭配亮色装饰线条的设计，既突出了设备的稳重感，又增添了时尚活力的元素，使设备在视觉上更加吸引人。