仪器学理论中的机械结构、机械零部件设计涉及的学科很多，包括材料力学、理论力学、公差配合、金相学、热处理学、焊接学等（因为机械结构设计中，有些属于常规的设计范畴，很多文献上都能找到，有的从设计手册上也可查到，因为篇幅所限本节不讨论这个问题）。设计者对这些与仪器学有关的理论（学科）应该有一定的了解，并且在设计时应该严格遵循有关的仪器学理论。作者曾经想设计一种体积小、重量轻、便携式的小型通用光栅单色仪，并利用它作件，设计一种高档的、便携式的小型紫外可见分光光度计。因此，把单色器的焦距设计得很小，准直镜和物镜的焦距各为50mm，并且采用平面光栅(1200条／胁）作为分光器件。然而根据仪器学理论，焦距与杂散光成反比，焦距越小，杂散光越大。结果设计出的光栅单色器的杂散光为8%以上，根本达不到高档机的要求。作者经过研究发现，国际上便携式的小型紫外分光光度计仪器，基本上都不用平面光栅分光，而是用iv型凹面光栅或凹面平场光栅分光。后来，作者选用iv型凹面全息光栅作为分光元件(1200条/mm)，物距为loomm，像距为94mm，并在单色器内采取很多降低杂散光的有力措施。结果设计出的光栅单色器的杂散光仅为o．1%，体积只有手掌大小。利用它作为单色器，研制出一种非常优秀的多用途的便携式小型紫外可见分光光度计，它还适用于紫外可见分光光度计、高压液相色谱仪检测器、核酸蛋白分析仪、流动注射分析仪检测器等多种仪器。
有些小型化的仪器将仪器底盘（底座）设计得非常薄，另外选择材料时也未从仪器学角度考虑，结果仪器的抗振动性能很差，导致仪器的稳定性很差。有些设计者对仪器的主要性能技术指标，特别是对影响分析误差的噪声、杂散光、基线平直度、稳定性等关键性能技术指标缺乏研究，设计出来的仪器外形很漂亮，自动化程度也很高，但是分析测试的数据不准确。应该引起广大使用者的重视。还有些设计者在设计原子吸收分光光度计时，不考虑火焰原子化器的色差，结果，在外光路的设计时，火焰原子化器前的石英聚光镜未消色差，使得不阔波长的光线在火焰头中不能聚焦在同一个地方，有些甚至相差几厘米。这种仪器的分析误差就会很大。
光学类分析仪器的光度室设计，也是机械结构设计的重要组成部分，尤其是度室的结构和零件设计、材料选择等更为重要。例如，有些光学类分析仪器经常采用塑料零件制作光度室，但是，设计者对塑料的物理性能缺少研究，在塑料的品种、材料厚度、几何尺寸、加工工艺、温度系数等方面缺乏深入了解。结果，光度室的零件容易产生变形，严重影响仪器的可靠性。
仪器机壳的设计、底板上元部件的分布排列，也都是有很深学问的。作者在设计高压液相色谱的紫外检测器时，为了给氘灯散热，曾经采用轴流风机（电风扇）吹散热量。结果由于对风路考虑不周，将氘灯的热量直接吹到电子元件和印刷板上，引起电子元件发热而产生漂移，致使仪器很不稳趣。后来重新设计，改变风路，使紫外检测器的稳定性得到明显提高。