軸鍛件的設(shè)計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、強度和剛度分析。對于高速軸鍛件還應(yīng)考慮振動穩(wěn)定性問題。
軸鍛件的設(shè)計是以滿足結(jié)構(gòu)功能要求為出發(fā)點的。就是首先根據(jù)軸在具體系統(tǒng)中的作用，設(shè)計出滿足功能要求的結(jié)構(gòu)，然后再根據(jù)載荷與工作要求進行相應(yīng)的承載能力驗算。
事實上，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，軸鍛件的計算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行校核計算，計算準則主要包括軸鍛件的強度準則、剛度準則，以及軸的振動穩(wěn)定性準則等。軸的設(shè)計通常是按照“結(jié)構(gòu)設(shè)計一承栽能力驗算一結(jié)構(gòu)改進設(shè)計一承載能力再驗算-…”的順序進行的。
通常軸鍛件設(shè)計的具體程序一般是：
a.根據(jù)機械傳動方案的整體布局，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.進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計；
e.進行承栽能力驗算，通常包括強度驗算、剛度驗算和振動穩(wěn)定性驗算等；
f.根據(jù)承載能力驗算結(jié)果，或者確定設(shè)計，或者改進設(shè)計；
g.繪制軸的零件工作圖。
除了上述設(shè)計內(nèi)容以外，還有鍵或花鍵的連接強度校核、滾動軸承的壽命驗算、滑動軸承的承載能力驗算等項工作，與軸的設(shè)計有一定的關(guān)系，需在軸的設(shè)計過程中一并考慮。
就設(shè)計方法而論，軸鍛件的設(shè)計可分為常規(guī)設(shè)計與計算機輔助設(shè)計。這兩類設(shè)計方法的主要差異在于，常規(guī)設(shè)計中針對軸的承栽能力的計算方法主要采用了較為簡化的力學(xué)模型，計算結(jié)果通常欠準確，通常需要用經(jīng)驗數(shù)據(jù)對計算結(jié)果進行一定的校正，但常規(guī)設(shè)計方法已為廣大工程設(shè)計熟悉，并為此積累了大址有價值的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在目前的工程設(shè)計中仍占主導(dǎo)地位。
在采用計算機輔助設(shè)計軸時，其承載能力計算主要采用有限元法，可以獲得較為準確的計算結(jié)果。對結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸運用計算機輔助分析的手段凡有明顯的優(yōu)勢。
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性。在常規(guī)的設(shè)計中，視這些因素為確定性變試，在判定軸的承載能力時，通過計入一定的安全系數(shù)來確保結(jié)構(gòu)的安全余度。若在設(shè)計中考慮載荷與極限應(yīng)力的隨機性，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。 可靠性設(shè)計方法是現(xiàn)代設(shè)計方法的審要內(nèi)容。
