如果說計算決定了軸的“內在健康”，那么結構設計則決定了其“外在形態”。一根設計精良的軸，不僅滿足強度和剛度要求，更應便于加工、裝配、測量和維修，這些都需要通過巧妙的結構設計來實現。
1. 擬定裝配方案：這是結構設計的步。根據整機布局，確定軸上零件的安裝順序、方向以及定位和固定方式。這一步決定了軸的基本形狀，如階梯的數量和順序。
2. 確定各軸段尺寸：
直徑：由計算出的小直徑開始，逐步確定安裝不同零件（如軸承、齒輪）的各軸段直徑。應采用標準尺寸，并考慮配合性質（基孔制）。
長度：取決于軸上零件的寬度及其固定方式，同時要保證零件安裝、拆卸有足夠的操作空間。
3. 細節決定成敗——核心結構要素：
階梯與圓角：軸通常設計成近似的等強度梁，即階梯軸。階梯間的過渡處必須采用圓角，而且是盡可能大的圓角，這是消除應力集中、提高疲勞壽命有效的手段之一。
退刀槽與砂輪越程槽：在需要磨削或車削螺紋的軸段，應設計退刀槽或越程槽，以保證加工完整并獲得良好的加工精度。
鍵槽：鍵槽是另一個巨大的應力集中源。多個鍵槽應布置在同一母線上，以方便加工和裝配。采用盤銑刀加工的鍵槽比端銑刀加工的應力集中系數小。
軸端倒角：所有軸端都應進行倒角，便于安裝時引導零件，防止劃傷配合表面。
的結構設計是在滿足功能的前提下，力求形狀簡單、便于加工。每一處圓角、每一個槽的設計都蘊含著深厚的力學知識和工程經驗，真正做到“于細微處見真章”。