在零件的设计阶段，除了采取提高零件强度的一般措施外，还可以通过以下一些设计措施来提高机械零件的疲劳强度。
1）尽可能降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。零件结构形状和尺寸的突变是应力集中的结构根源。因此，为了降低应力集中，应尽量减少零件结构形状和尺寸的突变或使其变化尽可能地平滑和均匀。为此，要尽可能地增大过渡处的圆角半径；同一零件上相邻截面处的刚性变化应尽可能地小等等。
在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采用减荷槽来降低应力集中的作用。下图即用加开环槽的办法来降低轴肩处的应力集中。
2）选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺。
3）提高零件的表面质量。如将处在应力较高区域的零件表面加工得较为光洁；对于工作在腐蚀性介质中的零件规定适当的表面保护等。
4）尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。因此，对于重要的零件，在设计图纸上应规定出严格的检验方法及要求。
