Фамилия Толченаков — редкий пример, где в основе лежит не имя, не профессия и не внешняя черта, а действие, причём с оттенком грубоватой бытовой характеристики. Корень — глагол «толкать» (или «толчить» в значении «толочь»), но не в прямом физическом смысле, а в переносном. В русских говорах «толчена» или «толчёнка» — это не только растёртая еда, но и прозвище суетливого, беспокойного или назойливого человека, который «толчётся» на месте, мешается, не даёт покоя. От такой основы с помощью суффикса -ак- (как в «гуляка», «зевака») образовалось прозвище Толчена́к — «тот, кто толчётся, суетится без толку». А уже к нему добавился стандартный патронимический суффикс -ов, превративший прозвище в фамилию: Толченаков — буквально «сын Толченака».

В отличие от более частых фамилий на -ов (Иванов, Петров), здесь исходное прозвище неканоническое и нецерковное. Это указывает на происхождение из крестьянской или ремесленной среды, где прозвища давали по поведению, а не по имени святого. Интересно, что в писцовых книгах XVI–XVII веков встречаются похожие фамилии — Толченов, Толченинов, но Толченаков стоит особняком: суффикс -ак- встречается реже и обычно придаёт прозвищу более сниженный, даже ироничный оттенок.

В современной России фамилия редкая. Её география не привязана к одному региону — носители рассеяны, что типично для поздних крестьянских фамилий, которые закрепились после отмены крепостного права. В дореволюционных метрических книгах Толченаковы изредка фиксируются в центральных губерниях (Тверская, Ярославская, Владимирская), но массовых гнёзд не образуют.

Однокоренные фамилии — Толкачёв, Толченов — более распространены, но Толченаков отличается именно моделью: не от «толкач» (человек, который толкает), а от «толчена́к» (суетливый, мельтешащий). В словаре русских фамилий Б. Унбегауна подобная словообразовательная цепочка описана для ряда прозвищных фамилий, и Толченаков — один из её живых примеров, сохранившийся без искажений.