开始设计轴时，通常还不知道轴上零件的位置及支点情况，无法确定轴的受力情况，只有待轴的结构设计基本完成后，才能对轴进行受力分析及强度计算。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转受力情况对轴的直径进行估算。
    设轴在转矩T的作用下，产生剪应力τ。对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为

    由上式求出的直径值，需圆整成标准直径，并作为轴的最小直径。如轴上有一个键槽，可将值增大3%—5%，如有两个键槽可增大7%—10%。

 轴的弯扭合成强度计算

    完成轴的结构设计后，作用在轴上外载荷的大小、方向、作用点、载荷种类及支点反力等就已确定，可按弯扭合成的理论进行轴危险截面的强度校核。

    进行强度计算时通常把轴当作置于铰链支座上的梁，作用于轴上零件的力作为集中力，其作用点取为零件轮毂宽度的中点上。具体的计算步骤如下：

1）画出轴的空间力系图。（分解为水平面分力和垂直面分力）

2）作出水平面上的弯矩图和垂直面上的弯矩图。

3）计算合成弯矩M。

4）作出转矩图T。

5）计算当量弯矩，绘出当量弯矩图

6）校核危险截面的强度。根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核，公式如上。