โครงตัวถังของ หัวรถจักรเป็นโครงสร้างหลักที่ทำหน้าที่เป็นกระดูกสันหลังของหัวรถจักร ให้ความแข็งแรงและรองรับส่วนประกอบต่างๆ เช่นห้องคนขับหม้อไอน้ำหรือตัวถังรถ หัวรถจักรส่วนใหญ่จะมีโครงสร้างตัวถังแบบใดแบบหนึ่ง โครงตัวถังนั้นอาจได้รับการรองรับโดยเพลาที่ติดอยู่กับมันโดยตรง หรืออาจติดตั้งอยู่บนชุดล้อ (หรือที่เรียกว่า trucks ในภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน ) หรืออาจเป็นการผสมผสานระหว่างทั้งสองแบบ ชุดล้อแต่ละชุดก็จะมีโครงตัวถังของตัวเองเช่นกัน

สามารถจำแนกเฟรมหลักสามประเภทบนหัวรถจักรไอน้ำได้ดังนี้: ^{[ 1 ]}

โครงเหล็ก

โครงสร้างเหล่านี้เป็นโครงสร้างคานโปร่งที่สร้างขึ้นจากเหล็กเส้นหรือเหล็กแท่งซึ่งโดยทั่วไปมี ความหนา 4–7 นิ้ว (100–180 มม.)เชื่อมเข้าด้วยกันเป็นชิ้นเดียวเพื่อรับน้ำหนัก โครงสร้างแบบนี้ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในหัวรถจักร Bury Bar Frameในช่วงทศวรรษ 1830 และถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหัวรถจักรของอเมริกาในศตวรรษที่ 19 (รวมถึงหัวรถจักรที่ส่งออกไปยังออสเตรเลียและนิวซีแลนด์ ดูทางรถไฟ Vogel )  

หัวรถจักรแบบข้อต่อที่ไม่มีล้อคงที่ (เช่น ไม่รวมหัวรถจักร Malletแต่รวมถึงหัวรถจักรไอน้ำ แบบข้อต่ออื่นๆ ตลอดจน หัวรถจักร ดีเซลและไฟฟ้า ส่วนใหญ่ ) อาจมีโครงแยกต่างหากอยู่ใต้โครงสร้างส่วนบน หรือโครงสร้างภายในของตัวถังอาจรับน้ำหนักได้ ไม่ค่อยมีการใช้โครงสร้างโมโนค็อก ที่แท้จริง ^{[ 2 ]}

หัวรถจักรดีเซลและไฟฟ้าที่มีตัวถังแบบดั้งเดิมเต็มความกว้าง ซึ่งในอเมริกาเหนือ เรียกว่า "cab units"มักจะมีจุดแข็งอยู่ที่โครงสร้างภายใน รูปแบบการก่อสร้างแบบนี้ยังคงเป็นที่นิยมในที่อื่นๆ แต่หัวรถจักรในอเมริกาเหนือในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นแบบ"hood units "ซึ่งมีโครงสร้างแข็งแรงอยู่ใต้ตัวถังส่วนบนที่รับน้ำหนักทั้งหมด และตัวถังทำจากแผ่นที่ถอดได้เพื่อให้บำรุงรักษาได้ง่าย หัวรถจักรแบบปิดมิดชิดใช้ในบางการใช้งานที่จำกัด ส่วนใหญ่สำหรับรถไฟโดยสารซึ่งมักจะเป็นแบบ"cowl units"ที่ตัวถังไม่รับน้ำหนัก

• ตัวถัง
• ส่วนประกอบของหัวรถจักรไอน้ำ
• โครงล่าง
• หัวรถจักรไฟฟ้าแบบโครงสร้างแข็ง