通过设计减小风险，是指在机器的设计阶段，从零件材料到零部件的合理形状和相对位置，从限制操纵力、运动件的质量与速度到减少噪声和振动，采用本质安全技术与动力源，应用零部件间的强制机械作用原理，履行安全人机工程学原则等多项措施，通过选用适当的设计结构，尽可能避免或减小危险；也可以通过提高设备的可靠性、操作机械化或自动化，以及实行在危险区之外的调整、维修等措施。总之，通过采用使机器达到本质安全的措施，来减少或限制操作者涉入危险区的需要，从而降低人们面临危险的概率；通过机器的设计和制造，把实现机器的预定功能与实现机器使用安全的目标结合起来，以达到机械本质安全的目的。
1．采用本质安全技术
本质安全技术，是指利用该技术进行机器预定功能的设计和制造，不需要采用其他安全防护措施，就可以在预定条件下执行机器的预定功能时满足机器自身安全的要求。
（1）避免锐边、尖角和凸出部分。在不影响预定使用功能前提下，机械设备及其零部件应尽量避免设计成会引起损伤的锐边、尖角、粗糙的、凸凹不平的表面和较突出的部分。金属薄片的棱边应倒钝、折边或修圆。可能引起刮伤的开口端应包覆。
（2）安全距离的原则。利用安全距离防止人体触及危险部位或进入危险区，是减小或消除机械风险的一种方法。在规定安全距离时，必须考虑使用机器时可能出现的各种状态、有关人体的测量数据、技术和应用等因素。机械的安全距离包括两类距离要求：
①防止可及危险部位的最小安全距离。它是指作为机械组成部分的有形障碍物与危险区的最小距离，用来限制人体或人体的某部位的运动范围。当人体某部位可能越过障碍物或通过机械的开口去触及危险区时，安全距离足够长，限制其不可能触碰到机械的危险部位，从而避免了危险。
②避免受挤压或剪切危险的安全距离。当两移动件相向运动或移动件向着固定件运动时，人体或人体的某部位在其中可能受到挤压或剪切。这时，可以通过增大运动件间最小距离，使人的身体可以安全地进入或通过；也可以减小运动件间的最小距离，使人的身体部位伸不进去，从而避免了危险。
（3）限制有关因素的物理量。在不影响使用功能的情况下，根据各类机械的不同特点，限制某些可能引起危险的物理量值来减小危险。例如，将操纵力限制到最低值，使操作件不会因破坏而产生机械危险；限制运动件的质量或速度，以减小运动件的动能；限制噪声和振动等。
（4）使用本质安全工艺过程和动力源。对预定在爆炸气氛中使用的机器，应采用全气动或全液压控制系统和操纵机构，或"本质安全"电气装置，也可采用电压低于"功能特低电压"的电源，以及在机器的液压装置中使用阻燃和无毒液体。
2．限制机械应力
机械选用的材料性能数据、设计规程、计算方法和试验规则，都应该符合机械设计与制造的专业标准或规范的要求，使零件的机械应力不超过许用值，保证安全系数，以防止由于零件应力过大而被破坏或失效，避免故障或事故的发生。同时，通过控制连接、受力和运动状态来限制应力。
（1）连接应力。采用可靠的紧固方法，对诸如螺栓连接、焊接等，通过采用正确计算、结构设计和紧固方法来限制应力，防止运转状态下连接松动、破坏，紧固失效。
（2）防止超载应力。通过在传动链预先采用"薄弱环节"预防超载（例如，采用"易熔"塞、限压阀、断路器等限制应力），避免主要受力件因超载而被破坏。
（3）避免交变应力。避免在可变应力（主要是周期应力）下零件产生疲劳。例如，钢丝绳滑轮组的钢丝绳在缠绕时，尽量避免其反向弯折导致的疲劳破坏。
（4）回转件的平衡。设计时，对材料的均匀性和回转精度应作出规定，并在使用前经过静平衡或动平衡试验，防止在高速旋转时引起振动，还可能使回转件的应力加大，甚至造成碎裂（如砂轮）。
3．材料和物质的安全性
用以制造机器的材料、燃料和加工材料在使用期间不得危及面临人员的安全或健康。
（1）承载能力。材料的力学特性，如抗拉强度、抗剪强度、冲击韧性、屈服极限等，应能满足执行预定功能的载荷作用的要求。
（2）对环境的适应性。材料应有良好的环境适应性，机械在预定的环境条件下工作时，应有抗腐蚀，耐老化、磨损的能力，不致于受物理性、化学性、生物性的影响而失效，从而避免事故的发生。
（3）材料的均匀性。根据零件的功能，保证材料的均匀性，防止由于工艺设计不合理，使材料的金相组织不均匀而产生残余应力，防止由于内部缺陷（如夹渣、气孔、异物、裂纹）给安全埋下隐患。
（4）避免材料的危险。在设计和制造选材时，应避免采用有毒性的材料或物质；应能避免机器自身或由于使用某种材料而产生的气体、液体、粉尘、蒸气或其他物质造成的火灾和爆炸风险；对可燃、易爆的液体及气体材料，应设计使其在填充、使用、回收或排放时减小危险或无危险。
4．履行安全人机工程学原则
在机械设计中，通过合理分配人机功能、适应人体特性、人机界面设计、作业空间的布置等方面履行安全人机工程学原则，提高机器的操作性能和可靠性，使操作者的体力消耗和心理压力尽量降到最低，从而减小操作差错。
5．设计控制系统的安全原则
机械在使用过程中，典型的危险工况有：意外启动；速度变化失控；运动不能停止；运动机器零件或工件掉下飞出；安全装置的功能受阻等。控制系统的设计应考虑各种作业的操作模式或采用故障显示装置，使操作者可以安全进行干预的措施，并遵循以下原则和方法：
（1）机构启动及变速的实现方式。机构的启动或加速运动应通过施加或增大电压或流体压力去实现，若采用二进制逻辑元件，应通过由"0"状态到"1"状态去实现；相反，停机或降速应通过去除或降低电压或流体压力去实现，若采用二进制逻辑元件，应通过"1"状态到"0"状态去实现。
（2）重新启动的原则。动力中断后重新接通时，如果机器自发启动会产生危险，就应采取措施，使动力重新接通时机器不会自行启动，只有再次操作启动装置机器才能运转。
（3）零部件的可靠性。这应作为安全功能完备性的基础，使用的零部件应能承受在预定使用条件下的各种干扰和应力，不会因失效而使机器产生危险的误动作。
（4）定向失效模式。这是指部件或系统主要失效模式是预先已知的，而且只要失效总是这些部件或系统，这样可以事先针对其失效模式采取相应的预防措施。
（5）"关键"件的加倍（或冗余）。控制系统的关键零部件，可以通过备份的方法，当一个零部件万一失效，用备份件接替以实现预定功能。当与自动监控相结合时，自动监控应采用不同的设计工艺，以避免共因失效。
（6）自动监控。自动监控的功能是保证当部件或元件执行其功能的能力减弱或加工条件变化而产生危险时，以下安全措施开始起作用：停止危险过程，防止故障停机后自行再启动，触发报警器。
（7）可重编程序控制系统中安全功能的保护。在关键的安全控制系统中，应注意采取可靠措施防止储存程序被有意或无意改变。可能的话，应采用故障检验系统来检查由于改变程序而引起的差错。
（8）有关手动控制的原则：
①手动操纵器应根据有关人类工效学原则进行设计和配置。
②停机操纵器应位于对应的每个启动操纵器附近。
③除了某些必须位于危险区的操纵器（如急停装置、吊挂式操纵器等）外，一般操纵器都应配置于危险区外。
④如果同一危险元件可由几个操纵器控制，则应通过操纵器线路的设计，使其在给定时间内，只有一个操纵器有效；但这一原则不能用于双手操纵装置。
⑤在有风险的地方，操纵器的设计或防护应做到不是有意识的操作不会动作。
⑥操作模式的选择。如果机械允许使用几种操作模式以代表不同的安全水平（如允许调整、维修、检验等），则这些操作模式应装备能锁定在每个位置的模式选择器。选择器的每个位置都应相应于单一操作或控制模式。
（9）特定操作的控制模式。对于必须移开或拆除防护装置，或使安全装置的功能受到抑制才能进行的操作（如设定、示教、过程转换、查找故障、清理或维修等），为保证操作者的安全，必须使自动控制模式无效，采用操作者伸手可达的手动控制模式（如止-动、点动或双手操纵装置），或在加强安全条件下（如降低速度、减小动力或其他适当措施）才允许危险元件运转并尽可能限制接近危险区。
6．防止气动和液压系统的危险
当采用气动、液压、热能等装置的机械时，必须通过设计来避免与这些能量形式有关的各种潜在危险。
（1）借助限压装置控制管路中最大压力不能超过允许值；不因压力损失、压力降低或真空度降低而导致危险。
（2）所有元件（尤其是管子和软管）及其连接应密封，要针对各种有害的外部影响加以防护，不因泄漏或元件失效而导致流体喷射。
（3）当机器与其动力源断开时，贮存器、蓄能器及类似容器应尽可能自动卸压，若难以实现，则应提供隔离措施或局部卸压及压力指示措施，以防剩余压力造成危险。
（4）机器与其能源断开后，所有可能保持压力的元件都应提供有明显识别排空的装置和绘制有注意事项的警告牌，提示对机器进行任何调整或维修前必须对这些元件卸压。
7．预防电的危险
电的安全是机械安全的重要组成部分，机器中电气部分应符合有关电气安全标准的要求。预防电的危险尤其应注意防止电击、短路、过载和静电。