诸葛亮几次北伐或铩羽而归，或小胜后难以持久，不得已而退兵。他是否意识到伐魏是不可能完成任务不得而知，但至少应该很清楚，北伐是一场持久战，绝非一朝一夕之事。诸葛亮采纳了杨仪的建议，分兵两班，限一百日为期，循环相转。同时，必须解决运粮困难这一棘手问题。
《三国演义》第102回提到，杨仪报告： 即今粮米皆在剑阁，人夫牛马，搬运不便，如之奈何？ 诸葛亮倒是胸有成竹： 吾已运谋多时也。前者所积木料，并西川收买下的大木，教人制造木牛流马，搬运粮米，甚是便利。牛马皆不水食，可以昼夜转运不绝也。 演义不但详细列出了造木牛流马的尺寸，还讲了一个运用木牛流马抢司马懿粮食的故事。原来，司马懿见诸葛亮用木牛流马运粮，就派人抢了几匹，照样打造，去陇西运粮。
不料，诸葛亮派王平扮成魏军，杀败运粮大军，驱赶木牛流马返回。郭淮率军来救，王平令士兵扭转木牛流马舌头，丢弃道上，魏军驱赶不动。后来蜀军救兵魏延、姜维赶到，杀败郭淮，蜀军将牛马舌头重复扭转，魏军只能眼睁睁看着蜀军驱赶木牛流马扬长而去。
据《三国志 诸葛亮传》记载： 亮性长于巧思，损益连弩，木牛流马，皆出其意。 《三国志 后主传》则记载： 建兴九年，亮复出祁山，以木牛运，粮尽退军；十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运，据武功五丈原，与司马宣王对于渭南。
根据上述记载，木牛流马确实是诸葛亮的发明，而且木牛流马分别是两种不同的工具，从木牛流马使用的时间顺序来看，先有木牛，后有流马，流马很有可能是木牛的改进版。
《三国志》记载木牛的形制为： 木牛者，方腹曲头，一脚四足，头入领中，舌著于腹。载多而行少，宜可大用，不可小使；特行者数十里，群行者二十里也人行六尺牛行四步。载一岁粮，日行二十里而人不大劳。
这里有木牛作用效率的描述，更主要的是对木牛形态的描述。 方腹曲头 明确说明了腹与头的形状，腹是方形的，用来装粮食的箱子，这是定论。头是曲形的，至少应有一个曲面的特点。 一脚四足 是说耕牛有四条腿，很明显木牛要比耕牛多一个着地的脚，它明显区别于其他四足，有脚的形状。 头入领中 说的是耕牛的领前连牛头领后连牛体，
木牛
的体没有别的，只有方腹，领只能在方腹的前上部，后面说 横者为领 说明是横向连接。 头入领中 说明木牛的头没有在领的前面，它在领里。 舌著于腹 说明舌在腹上，在那垂着。
由《三国演义》这段故事得知，舌是一种止动装置，一搬动牛舌木牛就不动了。 人行六尺、牛行四步 如何理解？当时的尺要比现在的小些，每尺约为24.1cm，六尺约为145cm，木牛要走四步。木牛前进145厘米可看做迈前腿两步、迈后腿两步即四步前行的距离，而迈前腿和迈后腿每步应走72.5cm，这样木牛的效率才是最高的。 载一岁粮 有两种说法：一种说法是木牛的载重为600斤大米，另一种说法是400斤大米。
日行二十里 说明木牛一天能走二十里，应该说这个速度非常慢，正常成年人步行每小时可以轻松走10里，二十里只是一个人两小时的路程。 人不大劳 说明木牛是需要人操纵的，它只是一个省力的运输机械， 不大劳 并不说明是自动机械。一千七百年来，不断有人尝试复原木牛流马，下图就是复原图的一种。由此可见，木牛流马是在栈道上由人操纵的省力运输机械，是诸葛亮为了解决前线用粮问题而发明的，它有机械的优势，比普通运输工具省力。虽然演义把木牛流马说的很神秘，但实际制作工艺并不特别复杂，操纵更是容易，这样才能被大多数人使用，完成军队运输粮食的任务。司马懿抢了几匹就能仿制，说明并不含有高科技元素。
有人进一步分析，木牛流马是利用重心的摆动实现车的向前移动：当木牛叉开前后腿时，随时可以停在坡地上。叉开度由在该四尺长的车辕上的限位钉限制。把车辕的把手一面拉前一面下压，品字顶孔就移向品字左孔之上，即重心移到前腿上，此时品字右孔被撬高，即后腿不受力并被凌空提起，在重力作用下或流马上的梢钉推动下向前腿靠拢。
当重心移出品字左孔时，木牛已向前移动了半步，再向前就要颠覆了，此时可把手把迅速向上拉起并向前拉，使品字顶孔向后移至品字右孔之上使重心落在后腿上，前拉的结果是使后腿叉开，同时前腿被流马上的销钉推向前。
那么，木牛是如何实现群行的呢？把两个木牛车前后用绳连接，为了产生最好的作用效果，连接后牛齿的绳经前牛背、前牛领系在前牛的牛齿上，这两根拉后牛齿的绳便是牛鞅，这样的牛鞅确实挺细，即 细者牛鞅 。人在前下按牛角，前牛走后足，后牛在绳拉力下抬起木牛前腹走前足，人再拉起牛齿时，前牛走前足，后牛又在绳的拉力下前腹下落走后足，如此往复，木牛交替前行，形成了群行。
但他失去了推行的功能，速度很慢，即 群行二十里 ，独行时，在平路、缓坡、下坡都可以推行，只有在上陡坡、上下台阶时再以按下牛角、拉起牛齿的方式使牛继续前进，提高了速度，即 特行数十里 。总之，这头木牛把单一推行的运动方式改变成推行，与按、拉相结合，解决了坡度大时一个人推不动的难题。并因杠杆平衡、杠杆省力原理的应用，使运行非常省力。它具备了车的功能，又有省力的效果。使上、下台阶、群行、灵活转弯得以实现，彰显了古人智慧。
流马同样是省力机械，有人分析，流马前脚踩的是独轮，后脚踩的是两轮，保证了流马的稳定，转弯时人又可以上抬后杠，使后轮离地，流马便成了独轮车，更适合转弯。因此，流马在平路、缓坡路、下破路都可以推行，只有陡坡路、上下台阶时以按上下杠的形式使马继续前行，是效率很高的运输工具。
总之，木牛流马 人不大劳，牛马不食 ，证明以人力驾驭。诸葛亮以超越时代的才智，制造了轮腿神妙配合的木牛流马。人一推，轮子中间动，使四腿上下运动不停；而牛马前进过程中，腿着地，受上方粮板重压，又杠杆式使另两条腿翘高，而人配合使重心移至后面高起双腿上，实际手腕一压之下，木牛流马就前进了车轮一个直径路程。这样反复一抬一压，又有四腿可垂直伸缩上下运动配合山道坡度而行。也正是因为这样，司马懿派出的侦哨探知后惊的目瞪口呆、叹为观止。
木牛流马还有一个特殊之处就是 防盗 。也就是说，在运粮过程中，如果被敌军发现或者拦截时，抵挡不住弃粮逃跑时，只要推行者要木牛流在轮毂隐蔽部位插入事先配套制好的榫头（可能有一个插榫头的配套工具，类似内六角扳手之类的东西），使轮子不能转动，敌军运不走。演义中王平劫魏军粮食的故事，很可能就是据此编出来的。
还有一个问题，木牛流马为什么要设计成 牛 、 马 这样难看形象呢？
有人推测，原因可能有两个：一方面是以牛或马造型便于隐藏山林间，不利被敌军发现，另一方面 牛 、 马 可起到装神弄鬼的迷惑作用，是不是希望被敌人误认为是牛头马面，不得而知。
木牛流马如此神奇，为什么会失传呢？
表面上看，诸葛亮将制法记于竹简并有附图。但若干年后，原始竹简老化，附图丧失、字迹模糊、一些竹简错位脱漏；又几经传抄，原文更是残缺多误，加之文中杂有方言，更让后人难以理解。但我们知道，木牛流马虽神奇，但能被轻易仿制，说明其工艺并不是特别复杂。既然如此，为什么后人再也无法完全复制呢？我认为，诸葛亮运用木牛流马运粮，是战争期间不得已的行为。其实，这种运输属于常见的不合理运输的一种。
不合理运输与合理运输是相对立而存在的，常见的不合理运输有对流运输、重复运输、迂回运输、过远运输以及动力选择不当。用木牛流马运粮，属于典型的过远运输。过远运输是指附近有某种货物，却要从超过合理货流图规定的范围以外的远距离地区输入的运输。
粮食并非关中平原的稀缺商品，只是诸葛亮北伐时期，不得已长途运来。当伐魏行动停止，或者国家实现统一，这种运输的合理性立即荡然无存。如前所述，木牛流马虽是省力机械，但速度太慢，平坦大道上显然并不合适，我想，这大概就是木牛流马失传的深层次原因。今天，机械爱好者仿制的木牛流马不下数十种，但无一达到诸葛亮当年的功效，原因大概就在于此吧。
《三国志 后主传》也曾记载：建兴九年，亮复出祁山，以木牛运，粮尽退军;十二年春，亮悉大众由斜谷出，以流马运，据武功五丈原，与司马宣王对于渭南。 根据这些历史资料的记载。木牛流马这种运输工具确实存在。是诸葛亮发明的，主要的作用就是为了运送粮草，节省人力。可以通过这种机械的方式来减少人们的劳作，降低了运输粮食的困难程度。木牛流马虽然有很多的优点，但是它的缺点也很明显。
木牛流马的制造成本非常高。而且也只有诸葛亮一个人知道怎么制造这种工具。在诸葛亮去世之后，这项技术也就随着他一起进入了黄土之中。没有人知道这个东西是怎么制造出来的，怎么维护。所以诸葛亮制造的那些木牛流马，最后也因为没有人可以维护，失去了使用的价值。
木牛流马最大的一个缺点就是走的太慢了。木牛流马的运输速度大概相当一个人运输粮食速度的1/5，根本就满不满足不了当时战争的需求。前方的战事吃紧，需要大量的粮草供给，这样的运输速度根本就跟不上战争的形式，满足不了前方将士对粮食的需求。所以木牛流马在实用性上有很大的缺点。
现代木牛流马这个工具已经失传了，我们无法考证是否存在。像我们这样的凡夫俗子，也理解不了当时诸葛亮的那样的智慧，如果诸葛亮真的制造出了这种工具，那真的是跨越时代的存在，降低了民夫徭役的辛苦程度，减少了人们在运输粮食过程中的损耗。
是墨子，非诸葛亮。墨子最先做出木牛的，和机器人（木人）服侍他母亲。诸葛亮、祖冲之做出木牛流马。在诸葛亮之后就没有人做出木牛流马了，以至有些人认为那是独轮车，现在一个陕西汉中市的洋县农民郭统霄。看了诸葛亮的〈制造篇〉而又复造了木牛流马，不过不知道他的木牛流马可载重35至40公斤。来看看木牛流马是怎么样的：方腹曲头，一脚四足，头入领中，舌着于腹，载多而行少，独行者数十里，群行者二十里。垂者为牛舌，曲者为牛肋，刻者为牛齿，立者为牛角，牛仰双辕。人行六尺，牛行四步。（诸葛亮的制造篇）。三国志的记载是：人不大劳，牛不饮食。〈墨子〉的记载是：机关具备，一驱不还。
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