Hammaspyöräakseli on useimpien hammaspyöräkokoonpanojen päävetolaite. Akseli siirtää käyttöakselin tai kammen tulon muille vaihteille tuottamaan työn, jota varten vaihde on suunniteltu. Hammaspyöräakseli voi siirtää tämän voimansiirron lineaariseen hammaspyöräkokoonpanoon tai suorakulmaiseen kartiohammaspyöräsarjaan, kuten ajoneuvon tasauspyörästöön. Hammaspyöräakselit ja niihin liittyvät käyttöpyörät ovat tyypillisesti yksiosaisia kokoonpanoja, jotka on työstetty yhdestä teräskannasta. Hammaspyöräakselit voivat kulkea useiden tukilaakereiden läpi reiteillään, ja niissä on yleensä poistosulku sovelluksissa, joissa käytetään öljyllä täytettyjä vaihteistoja.
Useimmat hammaspyöräkokoonpanot siirtävät pyörivän mekaanisen tulon suurentuneeseen tai pienentyneeseen nopeuteen tai vääntömomenttiin. Ne mahdollistavat myös tulon suunnan säätämisen käyttöelementteihin suorassa kulmassa. Useimmat syöttökäyttölaitteet toimitetaan vetoakselilla tai kampiakselilla. Yleisiä esimerkkejä näistä tuloista ovat auton käyttöakseli ja tasauspyörästö sekä kalastusrullan käyttömekanismi. Molemmat ottavat vetoakselin tai kelan kammen syötteen ja välittävät pyörimisliikkeen hammaspyöräakselin kautta vaihteistosarjalle. Hammaspyöräakseli muodostaa siis hammaspyörän ensimmäisen vaiheen.
Hammaspyöräakselit on yleensä varustettu yhdellä tai useammalla vaihteella, jotka siirtävät käyttötulon muulle vaihteistokokoonpanolle. Useimmat hammaspyörän akselit ja hammaspyörät ovat yksiosaisia osia, jotka on työstetty yhdestä teräskappaleesta. Tämä lisää akselin lujuutta ja siitä johtuvaa kykyä absorboida siihen käytön aikana kohdistuva huomattava vääntömomentti. Valitettavasti se tarkoittaa yleensä sitä, että kulunut tai rikkoutunut hammaspyörävaihde vaatii sekä hammaspyörän että akselin vaihdon.
Nämä akselit ovat tyypillisesti melko lyhyitä, ja ne kattavat vain vaihteiston sisääntulon ja junan ensimmäisten vaihteiden välisen raon. Joissakin hammaspyörämalleissa akseli kulkee akselia tukevan laakerin tai holkin läpi, joka vähentää kitkaa. Tiivistetyissä vaihdelaatikoissa, jotka toimivat öljyhauteessa, hammaspyörän akseli varustetaan öljytiivisteellä, kun se poistuu vaihdelaatikosta. Yksinkertaisemmissa avoimissa käyttölaitteissa, kuten käsikäyttöisissä ovenavaajissa ja pumpun kamoissa, on paljaat hammaspyörän akseli- ja hammaspyöräkokoonpanot, jotka perustuvat manuaaliseen pistevoiteluun. Joissakin hammaspyörävaihteissa hammaspyörän akseli ja hammaspyörä on tehty kovemmasta materiaalista kuin sen käyttämät vaihteet, koska vaihdelaatikon välityssuhde tarkoittaa, että hammaspyörät ja hampaat joutuvat kosketuksiin nopeammin.