齿轮轴指支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。机器中作回转运动的零件就装在轴上。

根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。
根据轴的承载情况，又可分为：
①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中见的轴，如各种减速器中的轴等。
②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。
③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。

在设计中，齿轮轴的运用一般无外乎以下几种情况：
1、齿轮轴一般是小齿轮（齿数少的齿轮）。
2、齿轮轴一般是在高速级（也就是低扭矩级）。
3、齿轮轴一般很少作为变速的滑移齿轮，一般都是固定运行的齿轮，一是因为处在高速级，其高速度是不适进行滑移变速的。
4、齿轮轴是轴和齿轮合成一个整体的，但是，在设计时，还是要尽量缩短轴的长度，太长了一是不利于上滚齿机加工，二是轴的支撑太长导致轴要加粗而增加机械强度（如刚性、挠度、抗弯等）。

加工顺序的安排
机加工顺序的安排根据基面先行，先粗后精，先主后次的原则进行。对齿轮轴一般零件是准备好中心孔后，先加工外圆，再加工其他部分，并注意粗、精加工分开进行。在齿轮轴加工工艺中，以热处理为标志，调质处理前为粗加工，淬火处理前为半精加工，淬火后为精加工。这样把各阶段分开后，保证了主要表面的精加工最后进行，不致因其他表面加工时的应力影响主要表面精度。
在安排齿轮轴工序的次序时，还应注意以下几点。
(1)该轴的齿形粗加工应安排在齿轮轴各外圆完成半精加工之后，因为作为齿轮轴来讲，齿形加工是该零件加工中工作量比较大、加工难度也比较大的加工内容，其加工位置适当放后一些，可提高定位基准的定位高度，而齿形精加工应安排在该零件各外圆等表面全部加工好后进行，从而消除齿形局部淬火产生的热处理变形。
(2)外圆表面的加工顺序应先加工大直径外圆，然后加工小直径外圆，以免一开始就降低工件的刚度。
(3)齿轮轴上的键槽等次要表面的加工一般应安排在外圆精车或粗磨之后、精磨外圆前进行。如果在精车前就铣车键槽，一方面，在精车前，由于断续切削而产生振动，既影响加工质量又容易损坏刀具；另一方面，键槽的尺寸要求也难以保证。这些表面加工也不宜安排在主要表面精磨后进行，以免破坏主要表面精度。