機械式萬能試驗機是一種靠機械傳動加力和測力的專用設備，這種試驗機也可作拉伸、壓縮、彎曲、剪切等試驗。
一、加載系統
由底座、兩個固定立柱和上橫頭組成承力固定框架。框架中間裝有活動臺，在活動臺的上空間可分別進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切等實驗。這種試驗機可分別用電動和手搖裝置加載。用電動加載時要先將離合器手柄置于“慢速”位置，再開啟電動機、通過無級變速器帶動底座中的渦輪蝸桿轉動。通過螺桿帶動活動臺和下夾頭沿導軌向下或向上移動，試件裝夾在上夾頭和下夾頭中間，活動臺向下移動使試樣受拉伸，向上移動使試樣受壓縮。可通過轉動手輪來調節加載速度，手輪上的標刻值是指下夾頭的移動速度，其速度范圍為5～30mm/min。注意只有在電動機運轉的情況下，才能通過手輪調節加載速度。為了防止隨便轉動手輪，平時應該用鎖緊手柄將手輪卡緊，以免損壞機件。需要手動慢速加載時，將離合器手柄調到“手動”位置，再搖動手柄7使下夾頭移動。如果需要快速調整上下夾頭之間的距離，要先將離合器手柄調到“快速”位置，這時電動機和小電動機同時工作，它們帶動螺桿5較快轉動，從而使下夾頭快速移動。開啟小電動機要注意兩點：，它的功率很小，只能空載運行。第二，它的速度很快要注意及時停機，防止上下夾頭沖撞而損壞電動機。
二、測力系統
試件安裝在上下夾頭之間，載荷通過AB和CE兩級杠桿系統傳遞，帶動擺錘繞支點轉動而抬起。AB杠桿有兩個支點，試樣受拉時，以A為支點，B脫離；試樣受壓時，會自動以B為支點，A點脫離。從而無論試樣受拉還是受壓CE杠桿的動作均一致，擺錘也總向一個方向擺動，推動水平齒桿22移動，在示力度盤上便可讀出試件承受的拉力或壓力大小。這種試驗機的擺錘分A、B、C三種，對于100KN的試驗機，對應的測力范圍分別為0～20kN、0～50kN、0～100kN。上夾頭及杠桿系統的重量由平衡鉈來平衡。實驗開始前調整平衡鉈使擺桿保持垂直，示力指針對準零點。由于這種試驗機的結構特點，零點不易變更，所以無須經常調整零點。
三、操作步驟和注意事項
1、根據要求準備好相應的試件夾頭。檢查離合器、調速手輪和有關保險開關是否在正確位置上。
2、估算所需的載荷，選擇測力度盤，配置相應的擺錘。調節擺桿垂直，調整指針零點。
3、安裝試樣。如果夾頭距離不合適，就要開機調整活動臺到合適位置，停機后再裝夾試樣。對于拉伸試驗，要把上下夾頭i緊。
4、調整安裝好繪圖系統以及筆和紙等。
5、正式試驗加載：
手動加載：先把離合器手柄置于“手動”位置，再搖動手柄加載。
電動加載：要將離合器手柄置于“慢速”位置，然后開動電動機加載。需要時可通過調速手輪來變更加載速度。
6、實驗完畢，立即停機。取下試件，一切復原。
7、注意事項：
1）為了使離合器的齒輪很好嚙合，將離合器手柄向“手動”位置調節的同時，要轉動手搖加載手柄。
2）必須在加載電動機運轉的條件下，轉動調速手輪，才能實現電動加載調速。
3）要使電動機改變運轉方向，必須先停機，然后再換向。
4）試驗機運轉時，操作者不得擅自離開，不得觸動擺錘，有異常現象或發生任何故障，必須立即停機。
5）小電動機只能用于快速調節活動臺的升降，嚴禁用于加載或卸載。