一种中低频轴类零件振动时效装置及其使用方法，装置包括激振器、用于夹撑工件的夹撑块及与该夹撑块相连接的支撑机构，所述支撑机构由一对相对设置的左支撑架、右支撑架及安装该左支撑架和右支撑架的支撑座，所述夹撑块与支撑机构的左支撑架和右支撑架均为可转动连接，该装置还包括一个安装所述激振器的激振器底座，激振器底座装于工件中部，振动时效时激振器、激振器底座及工件一并振动。采用简支梁形式，在激振器以轴弯曲振动固有频率激励下轴类零件产生弯曲振型的主共振，解决现有装置产生动应力达不到消减残余应力要求的难题，且轴两端变形量也有很大提高，同时轴的动应力分布更加均匀，从而能有效地消减轴类零件的残余应力。