产品设计的实施阶段要使用科学的1+3+X的综合设计方法，其中1为功能设计，3为面向产品结构性能、使用性能和制造性能的设计，X为面向特殊性能的设计。
1.功能设计
采用合理的机构、系统和机器结构，以及合理的几何参数、工艺参数、运动参数和动力参数，使产品具有良好的功能，所执行的功能还必须由以下主要性能予以保证，即人机安全性、系统可靠性、工作耐久性、结构紧凑性、功效实用性、指标优越性、工作平稳性、操作宜人性、维修方便性和使用经济性等。
产品的功能设计通常在产品的方案设计或概念设计过程中完成，我们给它归纳为“五、四、三、二、一”等五项具体任务：
（1）五大系统的设计 五大系统包括物质传递系统、运动形式转变系统、能量传输系统、控制指令输入系统和工作状态控制系统等。
（2）四类参数的设计 四类参数是工艺参数（产量和效率等）、几何参数或结构参数（几何尺寸与重量等）、运动学参数（转速、速度及运动轨迹等）和动力学参数（动力和传递的功率等）。
（3）三种机构的选择 三种机构是指工作机构、传动机构和驱动机构。要选择所需的和合理的工作机构，传动机构和驱动机构。
（4）实现两类目标的结构 要满足产品功能和性能两类基本要求。产品的设计首先要满足主辅功能的要求，还要满足各种性能的要求，而满足这两种要求要有相应的机器结构。这种产品才能有好的质量。
（5）一种机器的组合 产品设计最后要将各个系统、各个部件、各种结构组合成一台完整的机器，才能供用户使用，才算完成一种产品的设计工作。
2.面向产品结构性能的动态设计
通过以动态设计为核心的综合设计，可以使产品获得良好的结构性能（安全、可靠、耐用等），即在设计中全面考虑机械设备工作的可靠性、安全性及工作寿命等，这对产品综合质量的提高具有十分重要的意义。
（1）动力学设计或产品的动态设计 这是机械设计内容中最重要和最具广泛性的问题。而在目前机械装备设计中，不少产品的设计还是以静态设计为主，或是采用传统的动态设计方法。这对大型机械装备，特别是大型旋转机械设备的设计来说是远远不能满足实际需要的。目前国外对机械设备的动态设计十分重视，机械系统的非线性动力学问题是国际上研究的热点，许多原来认识不清的问题，现在可以用非线性动力学理论与方法来解决，因此，对重大机械装备进行深层次的动力学设计，引入与采用非线性动力学理论与方法，这是十分必需的。
（2）可靠性设计和产品的寿命设计 这是机电设备产品设计的主要内容之一。对现代机械设备除进行动态设计外，设备的可靠性设计也是广义动态设计的重要内容之一。当前，以可靠性为核心的全面质量管理和质量可靠性保证正在取代传统的以功能为核心的质量工程，产品设计也由单一追求功能的设计转变为使综合质量与成本费用在整个寿命周期内达到平衡优化的设计。可以说，可靠性工程与质量管理、环境工程、价值工程、人机工程学、运筹学以及计算机技术相结合，已成为工程设计、经营决策和维修管理中不可缺少的有力工具。
3.面向产品使用性能的智能设计(www.xing528.com)
以智能设计为核心的面向使用性能的设计，对机械产品的参数和工作过程进行最优或次优控制，可以使机械设备获得良好的工作性能（有实际的功效、工作稳定、指标优越）等，即考虑机械设备具有较优良的技术性能和使用性能，这当然是产品设计中首先应该考虑的问题。
（1）状态监测系统设计 它是智能设计的一项十分重要的工作。为了实现对机械设备工作过程的智能控制，必须首先对其工作状态进行智能监测。同时，为了实现现代机械高速化、高效化、自动化、复杂化和连续性生产的要求和为了使机械装备在运转过程中具有高可靠性、高安全性和高经济性，应对设备的工况进行智能检测。对设备进行状态检测，要建立起设备的先进、科学的管理和检修制度，这是一项重要的工作。
（2）工作参数及工作状态的控制与优化 为了使机械设备具有实用的功效和良好的技术指标，对设备的工作参数及工作状态进行智能控制与优化是一项十分重要的工作。由于设备的工作参数及状态受内部和外部各种因素的影响，它们会随这些因素的改变而发生变化，使得机器在运行时不能获得最理想的工况，也就是说机器不能在最优的条件或工况下工作，同时机器不能获得最优的指标。因此，要对机器的工作参数和工作状态进行智能控制。
（3）工作过程的控制与优化 为了使机械设备在整个工作过程中获得最优的工作状态，例如，尽量减少空余时间，即非有效工作时间，以最高的效率利用机器的有效工作时间，这是提高机器单位时间工作效率的基本措施。
（4）机器故障的检测与诊断 机器在运转时，常常会出现各种故障，在设计产品时往往不可能完全设法避免，这是因为在设计产品时有许多因素无法准确估计；但有些故障即使在设计时已经经过充分考虑，但使用过程中有时会出现失误而引发一些故障，对绝大多数机械来说，故障的出现是不可避免的。
4.面向产品制造性能的可视化设计
通过以可视化设计和仿真为核心（即有限范围的虚拟设计）的综合设计，可以使产品获得良好的制造性能。除此以外，可视化对产品的结构性能和工作性能也会有重要影响。
（1）制造过程的可视化 虚拟制造（VDM）是信息时代制造技术发展的重要标志，它利用了在计算机上形成的虚拟模型和仿真环境。
（2）装配过程的可视化 我们这里提出的装配可视化指的仅是虚拟装配，是有限范围内的虚拟技术，是对设计产品装配的可行性和合理性等进行综合评价和检验。基于产品虚拟装配的装配模型是新兴的虚拟产品开发研究中的重要内容，近年来引起了人们的广泛关注。
（3）运动过程的可视化 运动过程的可视化用来检验运动过程的可行性和合理性，如运动的形式：圆周运动、椭圆运动或其他运动；运动是否会出现干涉；运动各个阶段的位移、速度和加速度等。
（4）动力学过程的可视化 产品的某些零部件的动力学特性可以通过动力学过程的可视化予以表示。产品的零部件通过动力学分析，可以求出它们的各阶模态和振型，求出它们的振动响应。对于非线性振动系统，还可以求出其高次谐波和次谐波，可显示出其非线性振动系统在慢变、参变和突变情况下的变化过程，甚至可以显示非线性的某些特性。
（5）工作过程的可视化 机器完成所执行的功能的整个工作过程可以通过可视化技术予以表示。通过工作过程中的连续动作，可以发现其完成工作的情况，并对其工作的优劣予以评价。找出不合理的工作状态及其影响因素，以及采取相应有效措施，使机器在有效的工况工作，进而提高机器的工作效率。
（6）控制过程的可视化 工作参数和工作过程控制的可视化是可视化设计工作中最重要的工作，实现控制过程的可视化可以观察控制过程的情况和效果，以及应该采取的进一步的改进措施等。应用基于网络的可视化设计与制造技术，以及以装配过程与重要工作过程为核心的产品三维建模等技术应是三优系统化设计的重要内容之一。顶层设计和系统化设计依据其所采用的理论基础，即线性理论和非线性理论，可分为一般的顶层设计和系统化设计、深层次的顶层设计和系统化设计。
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