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。
我并不是搞机械的，所以基本是外行，也不敢多说什么。
其实我只是想要说古代车轴和车毂有用木头的，还不少，至于有没有用金属的，我没见过，不敢说。
对于清华的文章，也没看过全文，只能一般地说，如果一定要确定过去的车一定要用金属件，那至少要在两方面都站住脚，一方面是考古证据，我看不出来怎样能站住脚，但也说不好。一方面是理工科的试验，至少要用古人的材料和机构做出木头车和带金属件的车，经过试验证明木头车无法使用——这不等于金属件不优于木头件，好比金属件“摩托小时”（比喻）100，金属件200，就不等于木头件不存在或无法使用。何况还有其他因素，好比青铜在当时十分贵重，得来不易，这是有不少文献证据的，那么大规模用在车上，到底怎样。
这里头还有个难点，真要试验，青铜虽然都是青铜，但也分很多种，其实木头也分很多种，这里头麻烦大了。
总而言之，我是被扯进来的，本来只想提出得考虑考古证据，说有易说无难，真没那能力细细讨论，现在您这专家进来解惑，太感谢了。
您太客气了，我看着大家讨论的好玩，也进来插几句话而已。这都是20多年前学的，忘了很多了。
木头轴承和类木头木头轴承需要左右上下固定，中间还有注入油脂类润滑剂的空间，于是就有了釭，锏，錧和钏等专用名词。普通人对这些名词还没理解清楚，就直接跳到金属和非金属，历史制作工艺等。和螺旋桨，喷气机原理都没讲，就讨论为什么喷气悬翼直升机被淘汰？于是直接跳到阴谋论。
既然你说轮在梁上转，我的理解车轴就是伸出来那一点。把整个梁简化为简支的话，这个位置应该是剪切控制。
至于轴承，滚动轴承当时技术做不到，滑动轴承，那么低的速度根本无法形成油膜。这就涉及到润滑力学的范畴了
另外，材料力学和机械设计之间还有一门机械原理。不过古代的车，用不着机械原理的知识。🤣😂
如果是车梁，确实考虑轴承的受力是重点，主要是剪应力。如果是车轴的话，轴承处的剪应力要考虑，车轴由弯矩引起的拉压变引力也要考虑。
当年学机械设计之前确实要先学机械原理。记得学机械原理后的课程设计题目是设计计算曲柄连杆机构，机械设计的课程设计是设计轴承。
其实轴承这东西挺好玩的，低转速，低要求的场合用滑动轴承，高速但是承重不是太大的用滚动轴承，到高速高载荷的时候有用回滑动轴承。发电设备几十上百吨的转子都用滑动轴承。
但是他们的讨论老是围绕车轴，所以我就想办法来个力学分析。
那就是有用木头的，而且是从先秦用到现代。并且试图说明，如果金属用的不好，反而更容易磨损车轴。还见过毂用铁皮，而不是用金属构件的。
后面Z兄举出的明清马车，都是巨大构件，而且有完整的加固结构，和我见到的驴车、小车不一样。但是这里说的是先秦，不是一回事啊。
算得死去活来。当然，算齿轮润滑就更变态了，幽默内压基本和金属弹性模量一个量级了，需要考虑齿轮的变形。
俺们机械设计的课程设计是齿轮箱，包括轴承。当时印象最深的是，算一个齿轮怎么要校核那么多参数啊，除了强度、刚度、还要校核表面硬度，林林总总十几个参数。
记忆还是有问题。
只是起固定作用。
每次看你认认真真的样子，我都非常佩服。现在的西河，我做不到。
