發動機飛輪殼的設計原理主要包括以下幾個方面。

首先，飛輪殼作為飛輪的外層防護殼，能對飛輪起到保護作用，還能減輕發動機的振動和噪音，增強發動機的運行平穩性。例如，飛輪用于四沖程發動機，每四個活塞沖程做功一次，而排氣、進氣和壓縮沖程都消耗功，這會導致曲軸轉速不穩定，所以在曲軸后端安裝飛輪來解決，而飛輪殼能保護飛輪。

其次，有的飛輪殼具有防擠壓結構。例如，通過設置固定塊、固定銷、彈簧、孔槽、固定軸、對接槽、側槽、延伸槽、連接槽、卡槽和滾珠等部件，當套筒沿輸入軸外表面滑動時，滾珠轉動可減小擠壓力，避免連接槽變大，而拉動固定銷能使固定軸滑動并轉動與延伸槽卡合，便于拆裝維修。

再者，有的飛輪殼便于散熱。比如，通過在殼體外設置導熱板和導熱管，導熱板外設置散熱翅片，能快速將殼體內的熱量導出，提升散熱效果，減少飛輪受損幾率。

另外，還有的飛輪殼是分體組裝式的。由左殼體和右殼體通過緊固螺栓連接，連接處設置密封墊圈、限位機構和限位凸起，方便組裝，當部分殼體損壞時可針對性更換，降低成本，而且殼體表面的防腐防水涂層能提高其使用壽命。