设计源于对失效的认识。要设计出一根可靠的轴，必须预先了解它可能在哪些方面“倒下”。轴的失效形式多种多样，但主要可归纳为以下三类：

1. 疲劳断裂

这是轴主要的失效形式，约占所有失效案例的50%以上。轴在旋转过程中，其内部应力呈周期性变化（交变应力）。即使在应力远低于材料屈服强度的情况下，经过足够多的循环次数后，轴也会在应力集中处（如键槽、过渡圆角、压配合处）产生微裂纹，裂纹逐渐扩展，终导致突然的脆性断裂。疲劳断裂断口通常有明显的“贝壳状”疲劳扩展区和粗糙的瞬时断裂区。因此，设计中提高疲劳强度的措施（如降低表面粗糙度、增大过渡圆角、采用表面强化工艺）至关重要。

2. 过量变形

当轴的刚度不足时，会在载荷作用下产生过大的弯曲变形（挠度）或扭转变形（扭转角）。这种失效虽不立即致命，但会严重影响机器的正常工作精度。例如，机床主轴的过量变形会导致加工精度下降；齿轮轴的变形会使齿轮啮合发生偏载，加速齿轮磨损。刚度计算就是为了预防此类失效。

3. 表面损伤

主要指轴颈等与轴承或轮毂配合表面的损伤。

磨损：由于相对运动、润滑不良或杂质侵入，导致轴颈尺寸减小、形状改变，影响配合精度，增大振动。

胶合：在高速重载且润滑失效的极端情况下，摩擦表面局部高温会使金属发生“焊合”，随后又被撕开，造成表面严重损伤。

腐蚀：在恶劣环境下，轴表面发生化学或电化学腐蚀，不仅会减小有效尺寸，更会形成应力集中点，成为疲劳裂纹的源头。

通过对这些失效形式的深入理解，设计师才能在计算和结构设计中有的放矢，采取针对性的预防措施，真正做到“防患于未然”。