Maschinen bestehen aus Maschinenelementen, die einzelne Teile der Maschine sind, die sich bewegen und auf andere Teile einwirken, damit die Maschine funktioniert. Obwohl ein Maschinenelement aus kleineren Strukturteilen bestehen kann, wird die gesamte Einrichtung, die die Funktion ausführt, als Element betrachtet. Eine Armatur besteht beispielsweise aus mehreren Komponenten, darunter einem Handrad und einer Welle oder Spindel, aber nur die gesamte Armatur würde als Maschinenelement bezeichnet. Es gibt eine große Vielfalt an unterschiedlichen Maschinenelementen, sowohl für allgemeine als auch für spezielle Zwecke, deren optimale Auslegung ein wichtiges Studiengebiet im Ingenieurwesen ist.
Allzweck-Maschinenelemente können in jeder Anwendung verwendet werden und umfassen Elemente wie Zahnräder, Lager und Wellen. Zahnräder sind rotierende Teile mit ineinandergreifenden Zähnen, die sich gegen andere Zahnräder drehen, wodurch sie sich drehen und eine Drehkraft oder ein Drehmoment übertragen. Lager werden zur Kraftübertragung verwendet – ein Beispiel ist das Kugellager, das eine reduzierte Reibung ermöglicht, da es frei unter einem beweglichen Teil rollt. Wellen und Kupplungen übertragen ebenso wie Zahnräder Drehmomente und dienen der Verbindung von Teilen, insbesondere in Fahrzeugen wie Autos und Motorrädern. Obwohl es viele Variationen und andere Arten von Allzweckelementen gibt, arbeiten sie alle nach den gleichen Kraft- und Bewegungsprinzipien und können bei Bedarf in fast jede Maschine integriert werden.
Die andere Hauptkategorie von Maschinenelementen ist das Sondermaschinenelement. Diese Geräte nutzen auch die Grundprinzipien von Kraft und Bewegung, um zu funktionieren, aber im Gegensatz zu Allzweckelementen können sie nur in bestimmten Anwendungen verwendet werden. Kolben und Ventile sind Beispiele für solche Teile. Ventile steuern den Flüssigkeits- oder Gasfluss durch ein Rohr, indem sie die Rohrleitung verstopfen, und können mit einem externen Schalter oder Rad geöffnet oder geschlossen werden. Kolben sind bewegliche Komponenten, die in Motoren und Pumpen verwendet werden, um Kraft aus dem Druck von Gas oder Flüssigkeit in einer zylindrischen Kammer zu übertragen oder dieses Gas oder diese Flüssigkeit herauszudrücken.
Bei der Konstruktion eines Maschinenelements versuchen Ingenieure, mehrere Faktoren zu optimieren. Das Maschinenelement muss eine ausreichende Festigkeit und Haltbarkeit aufweisen, um seine vorgesehene Funktion zuverlässig zu erfüllen, soll aber auch so klein und leicht wie möglich sein. Idealerweise sollte es auch einfach und kostengünstig herzustellen und zu warten sein, während es dennoch den Industriestandards entspricht. Da die Grundfunktion des Maschinenelements die wichtigste Überlegung bei der Konstruktion ist, beginnt der Prozess damit, das Element an seine Funktion anzupassen und dann weitere Faktoren einzubeziehen.