機(jī)車輪對(duì)車輛在運(yùn)行中加于車軸的載荷是不斷變化的，而且由于輪對(duì)不停地旋轉(zhuǎn)，車軸內(nèi)產(chǎn)生交變應(yīng)力。因此，必須提高車軸材質(zhì)的持久極限。為此在制造過(guò)程中軸身，須進(jìn)行全長(zhǎng)旋削加工，軸頸和輪座實(shí)行輥壓強(qiáng)化，在輪座部位和軸頸后肩圓弧過(guò)渡（滾動(dòng)軸承）處設(shè)置減載槽；在整個(gè)使用期中要實(shí)行嚴(yán)格的超聲波和電磁探傷。車軸通常是實(shí)心的，但車軸應(yīng)力在截面上的分布是不均勻的,越接近表面就越大，而在中心的應(yīng)力很小。因此有可能采用空心車軸代替實(shí)心車軸，以減輕簧下重量對(duì)機(jī)車車輛和線路的有害影響。空心車軸在一些國(guó)家的鐵路上雖已試用多年,但由于在運(yùn)用中受力狀態(tài)復(fù)雜，仍在研究改進(jìn)中

機(jī)車輪對(duì)的車輪按結(jié)構(gòu)可分為輪箍輪和整體輪兩大類。輪箍輪是將輪箍用熱套裝法裝在輪心上，鑲?cè)肟郗h(huán)而成?？郗h(huán)可在輪箍和輪心配合松弛時(shí)防止輪箍脫出，起安全止擋作用。整體輪是將輪箍與輪心上的輪輞合成一個(gè)整體。此外，有些國(guó)家還采用在輪輞與輻板之間加入彈性元件的車輪。這種車輪稱為彈性車輪，通常只在地下鐵道車輛上使用。

機(jī)車輪對(duì)的車輪徑向截面上由輪緣和踏面形成的輪廓線車輪輪緣和踏面外形的選擇,不僅影響車輪的磨耗和使用壽命，而且直接關(guān)系到機(jī)車車輛的曲線通過(guò)性能和走行質(zhì)量。輪緣使車輪能可靠地通過(guò)曲線和道岔，不致脫軌。踏面呈圓錐形，在滾動(dòng)圓附近錐度1:10。通過(guò)曲線時(shí)，外側(cè)車輪以靠近輪緣的較大直徑在外軌上滾動(dòng)，內(nèi)側(cè)車輪以較小直徑在內(nèi)軌上滾動(dòng)，這樣，一方面使輪對(duì)隨線路方向變化而起導(dǎo)向作用，同時(shí)內(nèi)外輪滾動(dòng)距離的不同還可補(bǔ)償內(nèi)外軌長(zhǎng)度之差的影響。在直線上運(yùn)行時(shí)，如果輪對(duì)偏離其在線路上的中心位置，則兩輪滾動(dòng)半徑之差將使輪對(duì)向恢復(fù)其中心位置的方向運(yùn)動(dòng)。

機(jī)車輪對(duì)車輪外側(cè)錐度為1:5，可加大輪對(duì)兩輪滾動(dòng)半徑之差,使其易于通過(guò)小半徑曲線。但圓錐形踏面同時(shí)也是產(chǎn)生機(jī)車車輛蛇形運(yùn)動(dòng)和影響走行質(zhì)量的根源。減小踏面錐度有助于抑制蛇行運(yùn)動(dòng)，但輪緣磨耗顯著加劇，旋輪周期和車輪使用壽命大為縮短。這種辦法僅在一些高速客運(yùn)列車上采用。另一方面，車輪輪緣踏面外形在運(yùn)行初期磨耗較快，以后逐漸趨向穩(wěn)定，磨耗減慢。旋修恢復(fù)后的外形仍不能保持很長(zhǎng)時(shí)間，而且金屬切削量很大。因此，有些國(guó)家的鐵路采用了一種接近于磨耗達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的輪對(duì)踏面外形，稱為，又稱磨耗形踏面。采用這種外形不僅可減少車輪磨耗，延長(zhǎng)旋修周期，而且由于改善了輪軌接觸狀態(tài)，接觸應(yīng)力也可有所降低。