轴是机械设备中的重要零件之一，它主要用来支撑回转运动的零件，承受弯矩，传递转矩，并传递运动和动力。本文主要介绍转轴的设计。
一、轴的材料选择
转轴工作时产生的应力多为变应力，故转轴的破环主要是疲劳破环。因此，轴的材料应有足够的疲劳强度，并具有一定的刚度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。
轴的材料主要采用碳素钢和合金钢，毛坯多用轧制圆钢和锻钢。
1）碳素钢。优质中碳钢（35、45、50钢等）因具有较高的综合 力学性能、价廉、对应力集中敏感低等特点，所以应用广泛。其中45钢应用最多。为了改善其力学性能，应进行正火或调质处理。不重要或受力较小的轴，可采用Q235、Q255等碳钢。
2）合金钢。合金钢具有较高的力学性能，但价格贵，多用于要求强度高且尺寸小或有其他特殊要求的转轴。例如，滑动轴承的高速轴，常采用20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳淬火，提高轴颈的耐磨性；高温高速重载下，常采用27Cr2Mn1V、38CrMoAlA等。
应用合金钢要注意以下问题：
1、合金钢对应力集中敏感性高，因此做轴的结构设计时要尽量减少应力集中，提高对轴表面粗糙度的要求。
2、采用合金钢及热处理方法提高轴的刚度和做法时错误的，因为钢材的种类及热处理对其弹性模量影响很小。
二、轴的设计准则和设计步骤
轴的设计应当满足结构、强度、刚度及振动稳定性等要求，一般按以下步骤进行：
1）选材料。根据载荷、工况等来选择轴的材料及热处理方法。
如下表所示轴的常用材料及主要力学性能
2）结构设计。在绘图设计过程中完成转轴的几何外形设计，使之满足使用要求。
3）轴的工作能力校核计算。
- 受载不大、转速不高的轴可不校核；
- 一般工况的轴做疲劳强度校核；
- 短期过载较大的轴，除进行疲劳强度校核外，还要进行尖峰载荷的静强度计算，以防止塑变；
- 轴弹性变形较大，会影响正常工作的轴（机床主轴、跨度较大的蜗杆轴等），要作疲劳强度和刚度两项验算；
- 高速轴，如汽车轮轴，附加振动稳定性计算，以防共振。
