机车轮对车轴是轮对转动的。为了运行的安全必须严格控制车铀的材质、制造及维修要求。车轴分轴颈、轴身、轮座等几部分。车轴受力复杂：机车重量及垂向动态附加载荷由轴箱压在轴颈上，牵引电动机的扭矩通过从动齿轮传给车轴，作用于轮周的牵引力、通过曲线时的侧压力等均对车轴产生弯曲作用。由于车轴在转动，上述载荷在车轴内产生的应力都是交变的，所以车轴的裂损都是疲劳引起的。因此必须注意减少车轴上的应力集中：车轴上直径不同处的交接均用圆弧过渡，而且圆弧半径要尽可能大些；车轴表面粗糙度必须得到保证，车轴各配合部分均须进行磨光或滚压。
机车轮对的车轮按结构可分为轮箍轮和整体轮两大类。轮箍轮是将轮箍用热套装法装在轮心上，镶入扣环而成。扣环可在轮箍和轮心配合松弛时防止轮箍脱出，起安全止挡作用。整体轮是将轮箍与轮心上的轮辋合成一个整体。此外，有些国家还采用在轮辋与辐板之间加入弹性元件的车轮。这种车轮称为弹性车轮，行走轮对，通常只在地下铁道车辆上使用。
机车轮对伴随着运行速率的提升，轮对平衡日渐具备不容忽视的必要性。由于煤矿生产的特殊环境，一般的矿车在使用90-180d后，轮对部位因进水、煤、泥或非正常磨损而需要更换轴承、密封件甚至轮对。同时，现行使用的矿车轮对设计存在一些问题，使用过程中常出现掉道脱轨，甚至翻车，严重影响矿井的生产安全，因此，选择设计良好性能的矿车轮对是至关重要的。矿车机车轮对在工矿的的使用中是非常广泛的。
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