轴一般由轴头、轴身和轴颈三部分组成。轴上与传动零件或联轴器、离合器相配的部分，称为轴头；与轴承相配的部分，称为轴颈；连接轴头和轴颈的其余部分称为轴身。
轴的结构形状和尺寸受到很多因素的影响，如轴上载荷的大小、分布及性质，轴上零件的数目、类型、布置及固定方式，轴的加工和装配方法等。因此，在进行轴的设计时要根据具体的工作情况，综合考虑各种影响因素，不存在一个固定形式，而是随着工作条件与要求的不同而不同。轴的结构一般应主要考虑以下三方面的问题。
1.轴上零件的定位
为实现轴的功能，必须保证轴上零件有准确的工作位置，要求轴上零件沿周向和轴向固定。
（1）周向定位和固定 周向定位和固定是指将轴上的零件在圆周方向进行定位和固定。零件的周向固定可采用键、花键、成形、销、弹性环以及过盈配合等连接，见表5-2。
表5-2 轴上零件常用的周向定位及特点
（续）
表5-3 轴上零件常用轴向定位及特点与应用
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2.结构的工艺性
在进行轴的结构设计时，应尽可能使轴的形状简单，并且具有良好的加工工艺性能和装配工艺性能。
（1）加工工艺性 轴的直径变化应尽可能少，应尽量限制轴的最大直径与各轴段的直径差，这样既能节省材料，又可减少切削量。轴上有磨削与切螺纹处，要留砂轮越程槽和螺纹退刀槽（图5-5），以保证加工的完整和方便。轴上有多个键槽时，应将键槽布置在同一母线上，以免加工键槽时多次装夹，从而提高生产效率。(www.xing528.com)
图5-5 螺纹退刀槽和砂轮越程槽
如有可能，应使轴上各过渡圆角、倒角、键槽、越程槽、退刀槽及中心孔等尺寸分别相同，并符合标准和规定，以利于加工和检验。
为了减少应力集中，轴肩、轴环过渡要缓和，并做成圆角，但这种圆角必须小于零件轮毂孔端面的圆角半径或倒角。
轴上配合轴段直径应取标准值（GB/T2822—2005）；与滚动轴承配合的轴段直径应按滚动轴承内径尺寸选取；轴上的螺纹部分直径应符合螺纹标准等。
（2）装配工艺性 为了便于轴上零件的装配，常采用直径从两端向中间逐渐增大的阶梯轴，使轴上零件通过轴的轴段直径小于轴上零件的孔径。轴上的各阶梯，除轴上零件轴向固定的可按表5-3确定轴肩高度外，其余仅为便于安装而设置的轴肩，轴肩高度可取0.5～3mm。
轴端应倒角，并去掉毛刺，以便于装配。
固定滚动轴承的轴肩高度应符合轴承的安装尺寸要求，以便于轴承的拆卸。
3.提高轴的疲劳强度
轴通常在变应力下工作，多数轴因疲劳而失效，因此设计轴时，应设法提高其疲劳强度。常采取的措施有以下两种。
（1）改进轴的结构形状 轴的破坏大多是因为疲劳破坏。提高轴的抗疲劳破坏强度的关键是减少应力集中，尽量使轴径变化处过渡平缓，并采用较大的过渡圆角。如相配合零件内孔倒角或圆角很小时，可采用凹切圆角（图5-6a）或过渡肩环（图5-6b）。键槽端部与阶梯处距离不宜过小，以避免损伤过渡圆角及减少多种应力集中源重合的机会。键槽根部圆角半径越小，应力集中越严重。因此在重要轴的零件图上应注明其大小。避免在轴上打印及留下一些不必要的痕迹，因为它们可能成为初始疲劳裂纹源。
（2）改善轴的表面质量 提高轴的表面质量可通过提高轴的表面精度、进行热处理或表面强化处理来实现。采用滚压、喷丸或渗碳、氰化、氮化、高频淬火等表面强化处理方法，可以大大提高轴的承载能力。
图5-6 减小圆角应力集中的机构
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