主题：【原创】关于古代车辆车轴与实用金属关系的讨论 -- ziyun2015

楼主和桥上等网友讨论古代车轴和可能的材料，我个人认为步骤太快了。我想从力学角度分析一下。这些都是20多年前学的，万一记忆错误还请大家指正。

记得当年学理论力学，材料力学和机械设计，我们一般是三步走。第一步是受力分析，第二步是应力计算，第三步根据应力计算的结果确定材料和设计，其中第二和第三步可以循环迭代。具体到古代车子都依靠人力或畜力驱动，没有发动机，所以车轴是不传递扭矩的轴，英语是axle，而现代汽车的驱动轴传递扭矩，英语是shaft。很明显现代驱动轴承受的载荷更大，属于弯矩和扭矩叠加在一起的复合载荷，这样的载荷对轴的具体要求是内韧外刚，经过调质处理，并表面硬化的中碳钢是最好。

在排除驱动轴之后，还有两种办法把车轮和车身连接在一起。其一是车身下部固定一个梁，在梁的两头套上轴承，车轮套在轴承上。这样梁和车身固定连接，车轮在梁上转。这种情况，车梁因为不转动，所以只受静止的弯矩，基本上就是梁的上半部受压应力，下半部受拉应力，鉴于木头受压比受拉能力强，对梁的下半部加强就好了。其二是车轮固定在车轴上，车轴通过轴承固定在车身上，车轴相对于车身转动，但是车轴和车轮间无相对转动。这种情况车轴主要承受变化的弯矩，也就承受变应力具体到车轴的某一点，它转到上方的时候受压应力，下方的时候受拉应力，中间位置时由弯矩产生的应力是零。变应力比静应力对材料的要求高，所以车轴的材料应该比车梁的要求高。当然这两种解决方案都用到轴承，轴承的受力也类似。