軸鍛件的設(shè)計(jì)必須考慮多方面因素和要求，主要包括材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和剛度分析。對(duì)于高速軸鍛件還應(yīng)考慮振動(dòng)穩(wěn)定性問(wèn)題。
軸鍛件的設(shè)計(jì)是以滿足結(jié)構(gòu)功能要求為出發(fā)點(diǎn)的。就是首先根據(jù)軸在具體系統(tǒng)中的作用，設(shè)計(jì)出滿足功能要求的結(jié)構(gòu)，然后再根據(jù)載荷與工作要求進(jìn)行相應(yīng)的承載能力驗(yàn)算。
事實(shí)上，在軸鍛件的具體結(jié)構(gòu)未確定之前，軸鍛件上力的作用點(diǎn)是難以精確確定的，彎矩的大小和分布情況不能求出。所以，軸鍛件的計(jì)算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則主要包括軸鍛件的強(qiáng)度準(zhǔn)則、剛度準(zhǔn)則，以及軸的振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則等。軸的設(shè)計(jì)通常是按照“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一承栽能力驗(yàn)算一結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)一承載能力再驗(yàn)算-…”的順序進(jìn)行的。
通常軸鍛件設(shè)計(jì)的具體程序一般是：
a.根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案；
b.選擇軸的材料；
c.估算軸的最小直徑；
d.進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
e.進(jìn)行承栽能力驗(yàn)算，通常包括強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算和振動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算等；
f.根據(jù)承載能力驗(yàn)算結(jié)果，或者確定設(shè)計(jì)，或者改進(jìn)設(shè)計(jì)；
g.繪制軸的零件工作圖。
除了上述設(shè)計(jì)內(nèi)容以外，還有鍵或花鍵的連接強(qiáng)度校核、滾動(dòng)軸承的壽命驗(yàn)算、滑動(dòng)軸承的承載能力驗(yàn)算等項(xiàng)工作，與軸的設(shè)計(jì)有一定的關(guān)系，需在軸的設(shè)計(jì)過(guò)程中一并考慮。
就設(shè)計(jì)方法而論，軸鍛件的設(shè)計(jì)可分為常規(guī)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。這兩類設(shè)計(jì)方法的主要差異在于，常規(guī)設(shè)計(jì)中針對(duì)軸的承栽能力的計(jì)算方法主要采用了較為簡(jiǎn)化的力學(xué)模型，計(jì)算結(jié)果通常欠準(zhǔn)確，通常需要用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行一定的校正，但常規(guī)設(shè)計(jì)方法已為廣大工程設(shè)計(jì)熟悉，并為此積累了大址有價(jià)值的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在目前的工程設(shè)計(jì)中仍占主導(dǎo)地位。
在采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軸時(shí)，其承載能力計(jì)算主要采用有限元法，可以獲得較為準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助分析的手段凡有明顯的優(yōu)勢(shì)。
通常，軸鍛件所傳遞的載荷、軸的極限應(yīng)力等因素具有一定的隨機(jī)性。在常規(guī)的設(shè)計(jì)中，視這些因素為確定性變?cè)嚕谂卸ㄝS的承載能力時(shí)，通過(guò)計(jì)入一定的安全系數(shù)來(lái)確保結(jié)構(gòu)的安全余度。若在設(shè)計(jì)中考慮載荷與極限應(yīng)力的隨機(jī)性，就可確定軸安全工作的概率一可靠度，這就有了軸的可靠性設(shè)計(jì)。 可靠性設(shè)計(jì)方法是現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的審要內(nèi)容。
