輪對分為車輛輪對和機車輪對。機車輪對依機車類型分為蒸汽機輪對、柴油機輪對、電力機車輪對及多機組動軸輪對。內燃機車、電力機車、動車組的動軸輪對在軸體上裝有傳動齒輪。現代高速客車、動車組採用碟式煞車，煞車碟盤安裝在軸體或車輪上。

蒸汽機車的輪對分為導輪對、動輪對、從動輪對、煤水輪對。導輪副位於機車前部，起機車導向作用。動輪副起著傳遞機車動力的作用。主動輪副由汽缸活塞（活塞）透過搖臂直接驅動，主動輪副由連桿驅動。動輪副的輪中心有曲柄、曲柄銷孔和平衡塊，組裝時左右輪的曲柄應有90度相位差。動輪和導輪的軸承位於輪的內側。從輪組和水煤輪組的形狀與客車和貨運車輛的輪組相似。

輪對按車軸適用的軸承類型可分為滾動軸承輪對和滑動軸承輪對。中國鐵路客車已全部採用，貨車採用滾動軸承輪對的數量日益增加。

根據最大允許軸荷（輪對對鋼軌施加的最大靜壓力）的不同，貨車滑動軸承輪對分為B、C、D、E四種類型，其尺寸每種輪組的輪軸和車輪除輪徑外均不同；客貨車滾動軸承輪對有RC、RD、RE三種類型，同一輪對因滾動軸承型號不同而有不同的軸頸長度，故用下列數字來區分，如RC和研發。車軸採用中碳優質鋼鍛造造成不同直徑的圓柱體。依車輛類型可分為機車車軸和客貨車車軸。按軸承類型可分為滑動軸承軸和滾動軸承軸。

① 輪座，壓緊車輪的地方，也是車軸上直徑最大的部分；

(2) 軸頸，軸上與軸承相互作用的部分；

(3) 軸體，兩輪之間的部分。有的客貨車軸體從輪座向中心逐漸收縮，有的軸體長度呈圓柱形。內燃機車、電力機車的傳動齒輪和碟式煞車機車車軸的軸裝煞車碟盤組裝在軸體上；

(4)防塵板座，客貨車車軸上軸頸與輪座之間的過渡處，其上安裝有滑動軸箱防塵板或滾動軸箱後擋板；

⑤ 軸頸，客車和貨車車軸兩端從軸頸上突出的零件，用於防止滑動軸承在軸頸上過度移動，滾動軸承車軸上沒有軸頸；

⑥ 軸頸後肩及軸頸靠近防塵板座部分製成圓弧過渡，避免直徑突變造成應力集中。

機車車輛車軸上的載重不斷變化，由於輪對不斷旋轉，車軸上產生交變應力。因此，必須提高車軸材料的耐久性極限。為此，在製造過程中，軸頸必須採用全長旋切加工，軸頸和輪座應採用滾壓強化，並在輪座和圓弧過渡處設置減載槽。 。整個使用期間應進行嚴格的超音波和電磁探傷檢測。

車軸通常是實心的，但車軸應力在截面上的分佈不均勻，越靠近表面應力越大，而中心應力很小。因此，可以採用空心軸取代實心軸，以減少簧下重量對機車和線路的有害影響。儘管空心軸在一些國家的鐵路上已經嘗試多年，但由於使用中受力狀態複雜，仍在研究和改進中[1]。

車輪壓在車軸上，同一車軸上兩個車輪之間的距離與軌距相適應，使輪組能在鋼軌上滾動。

車輪與鋼軌接觸的部分，即車輪的外圈，在整體輪上稱為輪輞，在輪胎輪上稱為輪胎。輪圈或輪胎與鋼軌接觸的表面稱為胎面，胎面一側的凸起部分稱為輪圈。輪緣位於鋼軌內側，可防止輪組脫軌並起到導引作用。車輪與車軸結合的部分稱為輪轂。輪轂和輪圈透過輻條連接。輻條可以是連續的圓盤，稱為輻條；也可以是沿著徑向排列的多個圓柱體，稱為輻條。

車輪依結構可分為輪胎輪和整體輪兩大類。輪胎輪是透過熱裝的方法將輪胎安裝在輪心上並插入擋圈製成的。擋圈可以在輪胎與輪心鬆脫時防止輪胎脫落，起到安全停止的作用。整體式車輪是將輪胎與輪圈在輪心上整合的。此外，有些國家也採用輪緣和腹板之間有彈性元件的車輪。這種輪子稱為彈性輪，通常只用在地鐵車輛上。

運轉時，車輪與鋼軌的接觸部分承受很大的壓力，接觸面產生彈性變形和很大的接觸應力。運行中，左右輪不可避免地在不同直徑的軌道上滾動，造成打滑和車輪磨損；煞車時，車輪踏面也受到煞車蹄片的嚴重磨損，產生高溫。

這些都要求車輪踏面的材料必須具有高的強度、硬度、衝擊韌性和良好的耐磨性。壓在車軸上的輪轂主要承受彈性，輻條或輻條僅承受壓力和彎曲力，要求韌性較高。

輪胎輪的輪胎和輪心可以採用不同的材料製成，因此可以更好地滿足上述要求。整體輪的胎面耐磨性比輪胎輪差，但重量較輕，價格也較便宜。更重要的是，輪胎不會鬆弛、龜裂。中國鐵路機車上仍使用輪胎車輪，客貨車輛均已使用整體鋼輪。

車輪直徑的標稱值是滾圓（平行於車輪內側的平面與車輪踏面相交所形成的圓）的直徑。中國鐵路使用的貨車、客車、內燃機車和電力機車的輪徑分別為840毫米、915毫米、1050毫米和1250毫米。蒸汽機車的各種車輪直徑隨型號的不同而不同，動輪直徑通常在1370～2000毫米之間。

輪圈和胎面在車輪徑向截面上形成的輪廓線。輪圈和踏面形狀的選擇不僅影響車輪的磨損和使用壽命，而且直接影響機車車輛的彎道通過性能和運行品質。輪圈使車輪能夠可靠地通過彎道和道岔而不會脫軌。胎面為圓錐形，靠近滾圈處錐度為1：10。

通過彎道時，外輪在靠近輪圈的直徑較大的外軌上滾動，內輪在直徑較小的內軌上滾動，這樣一方面輪組起到導向作用隨著線路方向的變化，同時內輪和外輪滾動距離的差異可以補償內軌和外軌長度差異的影響。

直線行駛時，如果輪組偏離直線中心位置，兩輪滾動半徑之差將使輪組向恢復中心位置的方向移動。車輪外側錐度為1：5，可增加輪組兩輪滾動半徑之差，輕鬆通過小半徑彎道。但圓錐踏面也是機車車輛蛇行運動的根源，影響運轉品質。減少胎面錐度有利於抑制擺動運動，但明顯加劇了輪圈磨損，大大縮短了車輪週期和使用壽命。

此方法僅在部分高速客運列車上採用。另一方面，輪圈胎面輪廓在運行初期磨損較快，隨後趨於穩定，磨損減慢。旋修後，形狀不能長期維持，金屬切削量很大。因此，一些國家的鐵路採用了一種接近磨損相對穩定狀態的車輪踏面輪廓，也稱為耐磨踏面。採用這種形狀不僅可以減少車輪磨損，延長迴轉修復週期，而且由於改善了輪軌接觸狀態而減少了接觸應力。