儀器學理論中的機械結構、機械零部件設計涉及的學科很多，包括材料力學、理論力學、公差配合、金相學、熱處理學、焊接學等（因為機械結構設計中，有些屬于常規(guī)的設計范疇，很多文獻上都能找到，有的從設計手冊上也可查到，因為篇幅所限本節(jié)不討論這個問題）。設計者對這些與儀器學有關的理論（學科）應該有一定的了解，并且在設計時應該嚴格遵循有關的儀器學理論。作者曾經想設計一種體積小、重量輕、便攜式的小型通用光柵單色儀，并利用它作件，設計一種高檔的、便攜式的小型紫外可見分光光度計。因此，把單色器的焦距設計得很小，準直鏡和物鏡的焦距各為50mm，并且采用平面光柵(1200條／脅）作為分光器件。然而根據儀器學理論，焦距與雜散光成反比，焦距越小，雜散光越大。結果設計出的光柵單色器的雜散光為8%以上，根本達不到高檔機的要求。作者經過研究發(fā)現(xiàn)，國際上便攜式的小型紫外分光光度計儀器，基本上都不用平面光柵分光，而是用iv型凹面光柵或凹面平場光柵分光。后來，作者選用iv型凹面全息光柵作為分光元件(1200條/mm)，物距為loomm，像距為94mm，并在單色器內采取很多降低雜散光的有力措施。結果設計出的光柵單色器的雜散光僅為o．1%，體積只有手掌大小。利用它作為單色器，研制出一種非常優(yōu)秀的多用途的便攜式小型紫外可見分光光度計，它還適用于紫外可見分光光度計、高壓液相色譜儀檢測器、核酸蛋白分析儀、流動注射分析儀檢測器等多種儀器。
有些小型化的儀器將儀器底盤（底座）設計得非常薄，另外選擇材料時也未從儀器學角度考慮，結果儀器的抗振動性能很差，導致儀器的穩(wěn)定性很差。有些設計者對儀器的主要性能技術指標，特別是對影響分析誤差的噪聲、雜散光、基線平直度、穩(wěn)定性等關鍵性能技術指標缺乏研究，設計出來的儀器外形很漂亮，自動化程度也很高，但是分析測試的數據不準確。應該引起廣大使用者的重視。還有些設計者在設計原子吸收分光光度計時，不考慮火焰原子化器的色差，結果，在外光路的設計時，火焰原子化器前的石英聚光鏡未消色差，使得不闊波長的光線在火焰頭中不能聚焦在同一個地方，有些甚至相差幾厘米。這種儀器的分析誤差就會很大。
光學類分析儀器的光度室設計，也是機械結構設計的重要組成部分，尤其是度室的結構和零件設計、材料選擇等更為重要。例如，有些光學類分析儀器經常采用塑料零件制作光度室，但是，設計者對塑料的物理性能缺少研究，在塑料的品種、材料厚度、幾何尺寸、加工工藝、溫度系數等方面缺乏深入了解。結果，光度室的零件容易產生變形，嚴重影響儀器的可靠性。
儀器機殼的設計、底板上元部件的分布排列，也都是有很深學問的。作者在設計高壓液相色譜的紫外檢測器時，為了給氘燈散熱，曾經采用軸流風機（電風扇）吹散熱量。結果由于對風路考慮不周，將氘燈的熱量直接吹到電子元件和印刷板上，引起電子元件發(fā)熱而產生漂移，致使儀器很不穩(wěn)趣。后來重新設計，改變風路，使紫外檢測器的穩(wěn)定性得到明顯提高。