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[[Fichier:13-04-05-Skoda Museum Mladá Boleslav by RalfR-009.jpg|vignette|Arbre de transmission arrière de [[Škoda Auto|Škoda]] 422.]]
Un '''arbre''' est un organe [[mécanique (industrie)|mécanique]] transmettant une puissance sous forme d'un [[Couple (mécanique)|couple]] et d'un [[Dynamique de rotation|mouvement de rotation]]. La forme cylindrique de cet organe est à l'origine de son nom.


Un '''arbre''' est un [[Pièce mécanique|organe mécanique]] transmettant une force ou une puissance entre deux autres organes mécaniques.
== Description ==
Les arbres de machines sont généralement issus de bruts [[forge (métallurgie)|forgés]] puis [[Usinage|usinés]] par [[Tournage mécanique|tournage]]. L'[[extrusion]] est également un mode d'obtention courant pour ce type de pièce. Ils sont très rarement issus de bruts moulés, pour des raisons de [[résistance des matériaux|résistance mécanique]].


Si l'arbre tourne, il est dit rotatif et la transmission s'effectue sous forme d'un [[Couple (mécanique)|couple]] et d'un [[Dynamique de rotation|mouvement de rotation]]<ref>{{CNRTL|Arbre|B2b}}</ref>.
L'arbre supporte généralement des [[engrenage]]s, [[poulie]]s, [[volant (mécanique)|volants]], [[manivelle]]s, pignons de [[chaîne (mécanique)|chaînes]] ou autres éléments qui [[Transmission de puissance|transmettent]] une position angulaire ou une puissance. Il est donc l'un des éléments mécaniques les plus fréquemment utilisés.


Si l'arbre ne tourne pas, il est dit fixe et la transmission se fait par l'exercice d'une force de traction ou de pression.
Selon sa géométrie et ses fonctions, un arbre peut porter différentes qualifications telles que :
* ''arbre de transmission'', s'il transmet une puissance d'un moteur à une machine ou à un élément de machine ;
* ''arbre de renvoi'', s'il distribue un mouvement de rotation entre différents éléments.


La forme généralement cylindrique de cet organe est à l'origine de son nom.
La contrainte de torsion est la sollicitation principale auquel est soumis un arbre. Ce type de sollicitation implique que les [[contrainte]]s maximales soient à la surface de la pièce. La qualité de cette surface ([[rugosité]]) est donc un paramètre essentiel pour la tenue d'un arbre.

== Arbres rotatifs ==

=== Généralités ===
Selon sa géométrie et ses fonctions, un arbre rotatif peut porter différentes qualifications telles que :
* ''[[arbre de transmission]]'', s'il transmet une puissance d'un moteur à une machine ou à un élément de machine<ref name=":0">{{Lien web |prénom=Belgique Canada CONSTRUCTION MECANIQUE cours éléments de machine france machines mécanique |nom=Suisse |titre=Critères de Conception d’Arbres - Elements de machines |url=https://www.cours-et-exercices.com/2016/03/criteres-de-conception-darbres.html |consulté le=2023-10-20}}</ref> ;
* ''arbre de renvoi'', s'il distribue un mouvement de rotation entre différents éléments<ref name=":0" />.
Les arbres rotatifs sont généralement issus de métal brut [[forge (métallurgie)|forgé]] puis [[Usinage|usiné]] par [[Tournage mécanique|tournage]]<ref>Les arbres des premières machines historiques étaient en bois. Certains arbres modernes, soumis à de faibles contraintes, sont en plastique.</ref>. L'[[extrusion]] est également un mode d'obtention courant pour ce type de pièce. Ils sont plus rarement issus de métal moulé, pour des raisons de [[résistance des matériaux|résistance mécanique]] insuffisante.

L'arbre supporte généralement des [[engrenage]]s, [[poulie]]s, [[Volant d'inertie|volants]], [[manivelle]]s, pignons de [[chaîne (mécanique)|chaînes]] ou autres éléments qui [[Transmission de puissance|transmettent]] une position angulaire ou une puissance{{Sfn|ISPM Agadir||p=1-5}}. Il est un des éléments mécaniques les plus fréquemment utilisés, notamment dans les véhicules motorisés ([[Automobile|automobiles]], [[Moto|motos]], bateaux) et dans une très grande variété de machines : [[Turbine|turbines]], [[Moulin|moulins]], [[Perceuse|perceuses]], etc.

La contrainte de [[torsion]] est la sollicitation principale à laquelle est soumis un arbre. Ce type de sollicitation implique que les [[Contrainte (mécanique)|contraintes]] maximales sont à la surface de la pièce. La qualité de cette surface ([[rugosité]] et géométrie) est donc un paramètre essentiel pour la résistance d'un arbre.


Suivant le rôle qui lui est dévolu, l'arbre peut être également soumis à des contraintes de flexion (comme l'[[arbre à cames]]) et de charge axiale. Dans ces cas, les efforts mécaniques au sein de la matière sont souvent variables, à la manière d'une [[sinusoïde]]. Cela implique alors une résistance nécessaire à la [[fatigue (matériau)|fatigue]].
Suivant le rôle qui lui est dévolu, l'arbre peut être également soumis à des contraintes de flexion (comme l'[[arbre à cames]]) et de charge axiale. Dans ces cas, les efforts mécaniques au sein de la matière sont souvent variables, à la manière d'une [[sinusoïde]]. Cela implique alors une résistance nécessaire à la [[fatigue (matériau)|fatigue]].


Un arbre est maintenu par des [[palier (mécanique)|paliers]], qui permettent sa rotation ou empêchent son déplacement axial (butée).
Un arbre est maintenu par des [[palier (mécanique)|paliers]]<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |nom=Alphaver |titre=Les paliers de ligne d’arbre |url=https://www.alphaver.com/actualites/les-paliers-de-ligne-d-arbre-de-bateau/ |site=Alphaver |date=2019-06-04 |consulté le=2023-10-20}}</ref>, qui permettent sa rotation ou empêchent son déplacement axial (butée).


== Arbres sans rotation ==
=== Arbres rotatifs particuliers ===
Les véhicules à moteurs thermiques peuvent être équipés des plusieurs arbres rotatifs qui ont une appellation particulière selon la fonction qu'ils remplissent :
S'il ne tourne pas, un arbre prend le nom d'[[axe (mécanique)|axe]], d'[[essieu]], de [[tirant]], de [[barre]], de [[barre de torsion]]{{etc.}}

* [[Vilebrequin (moteur)|vilebrequin]]<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Vilebrequin (moteur) : définition, fonctionnement et entretien |url=https://www.1001pneus.fr/definition-vilebrequin |site=1001PNEUS |consulté le=2023-10-20}}</ref> : arbre moteur actionné par le mouvement des [[Architecture des moteurs à pistons|pistons]] qui lui est transmis par les [[Bielle (mécanique)|bielles]] ;
* [[arbre à cames]]<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Arbre à cames : définition et fonctionnement - Ornikar |url=https://www.ornikar.com/code/cours/mecanique-vehicule/moteur/arbre-cames |site=www.ornikar.com |consulté le=2023-10-20}}</ref> : arbre qui actionne les [[Soupape (moteur)|soupapes]] d'un moteur qui en est doté<ref>L'action sur les soupapes peut être directe ou par l'intermédiaire de tiges et de [[Culbuteur|culbuteurs]].</ref> ;
* arbre de [[transmission secondaire]]<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Arbre de transmission : définition, fonctionnement et entretien |url=https://www.1001pneus.fr/definition-arbre-de-transmission |site=1001PNEUS |consulté le=2023-10-20}}</ref> : arbre qui relie la sortie de la [[boîte de vitesses]] aux roues motrices (généralement par l'intermédiaire de dispositifs de renvois). Un tel arbre est presque toujours équipé de [[Joint de Cardan|joints de cardan]].
<gallery>
Fichier:Cshaft.gif|Vilebrequin (en rouge) actionné par les pistons et les bielles (en gris).
Fichier:Poppet valve animation flipped.gif|Arbre à deux cames (en gris) actionnant deux soupapes (en jaune).
Fichier:BMW R69 rear end.jpg|Arbre de transmission secondaire par arbre à joints de cardan sur une moto BMW (années 1950).
</gallery>

== Arbres fixes ==
S'il ne tourne pas, un arbre prend souvent d'autres dénominations comme barre de torsion<ref>{{Lien web |langue=fr |titre=Barre de torsion : rôle, changement et prix |url=https://www.vroomly.com/blog/barre-de-torsion-role-changement-et-prix/ |site=Vroomly |consulté le=2023-10-20}}</ref>, tirant<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |titre=Quelle est le rôle du tirant métallique? |url=http://www.notionsstructures.be/dimensionnons-un-b%C3%A2timent/quelle-traction/ |site=Cours de Structure Fac Archi ULB |consulté le=2023-10-20}}</ref>, etc<ref>[http://www.maxicours.com/soutien-scolaire/mecanique-industrielle/bac-pro/129845.html Voir 2. Catégories d'arbres], sur maxicours.com, consulté le 12 janvier 2017.</ref>. <gallery>
Fichier:Alfetta front torsion bar.jpg|Barres de torsion sur Alfetta (en rouge).
Fichier:Coventry Cathedral ruins tie rods.JPG|Tirants consolidant des arches et un mur.
Fichier:The Tie rods of Luoguo Bridge.jpg|Tirants sur un pont.
</gallery>

== Notes et références ==
{{références}}

== Bibliographie ==
* {{Ouvrage|auteur institutionnel=ISPM Agadir|titre=Transmission de puissance mécanique|lieu=Agadir|éditeur=ISPM Agadir|pages totales=11|lire en ligne=http://www.ispm.ac.ma/wp-content/uploads/2020/05/S300-1-TRANS-les-accou-embra-freinSTE-PROF1.pdf|format électronique=pdf|consulté le=20 octobre 2023|plume=oui}}


== Voir aussi ==
== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
=== Articles connexes ===
{{colonnes|taille=30|
* [[Arbre d'hélice]]
* [[Arbre d'hélice]]
* [[Arbre principal d'un moulin]]
* [[Accouplement (mécanique)]]
* [[Joint de transmission]]
* [[Joint de Cardan]]
* [[Joint de Cardan]]
}}
* [[Tripode (mécanique)]]



{{Palette Groupe motopropulseur}}
{{Palette Groupe motopropulseur}}
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[[Catégorie:Dispositif mécanique]]
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[[Catégorie:Type de pièce]]
[[Catégorie:Forme de pièce]]
[[Catégorie:Génie mécanique]]
[[Catégorie:Construction mécanique]]

Dernière version du 29 janvier 2024 à 11:28

Arbre couplé à la prise de force de l'attelage d'un tracteur agricole.
Arbre de turbopropulseur.
Arbre de transmission arrière de Škoda 422.

Un arbre est un organe mécanique transmettant une force ou une puissance entre deux autres organes mécaniques.

Si l'arbre tourne, il est dit rotatif et la transmission s'effectue sous forme d'un couple et d'un mouvement de rotation[1].

Si l'arbre ne tourne pas, il est dit fixe et la transmission se fait par l'exercice d'une force de traction ou de pression.

La forme généralement cylindrique de cet organe est à l'origine de son nom.

Arbres rotatifs[modifier | modifier le code]

Généralités[modifier | modifier le code]

Selon sa géométrie et ses fonctions, un arbre rotatif peut porter différentes qualifications telles que :

  • arbre de transmission, s'il transmet une puissance d'un moteur à une machine ou à un élément de machine[2] ;
  • arbre de renvoi, s'il distribue un mouvement de rotation entre différents éléments[2].

Les arbres rotatifs sont généralement issus de métal brut forgé puis usiné par tournage[3]. L'extrusion est également un mode d'obtention courant pour ce type de pièce. Ils sont plus rarement issus de métal moulé, pour des raisons de résistance mécanique insuffisante.

L'arbre supporte généralement des engrenages, poulies, volants, manivelles, pignons de chaînes ou autres éléments qui transmettent une position angulaire ou une puissance[4]. Il est un des éléments mécaniques les plus fréquemment utilisés, notamment dans les véhicules motorisés (automobiles, motos, bateaux) et dans une très grande variété de machines : turbines, moulins, perceuses, etc.

La contrainte de torsion est la sollicitation principale à laquelle est soumis un arbre. Ce type de sollicitation implique que les contraintes maximales sont à la surface de la pièce. La qualité de cette surface (rugosité et géométrie) est donc un paramètre essentiel pour la résistance d'un arbre.

Suivant le rôle qui lui est dévolu, l'arbre peut être également soumis à des contraintes de flexion (comme l'arbre à cames) et de charge axiale. Dans ces cas, les efforts mécaniques au sein de la matière sont souvent variables, à la manière d'une sinusoïde. Cela implique alors une résistance nécessaire à la fatigue.

Un arbre est maintenu par des paliers[5], qui permettent sa rotation ou empêchent son déplacement axial (butée).

Arbres rotatifs particuliers[modifier | modifier le code]

Les véhicules à moteurs thermiques peuvent être équipés des plusieurs arbres rotatifs qui ont une appellation particulière selon la fonction qu'ils remplissent :

Arbres fixes[modifier | modifier le code]

S'il ne tourne pas, un arbre prend souvent d'autres dénominations comme barre de torsion[10], tirant[11], etc[12].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Informations lexicographiques et étymologiques de « Arbre » (sens B2b) dans le Trésor de la langue française informatisé, sur le site du Centre national de ressources textuelles et lexicales
  2. a et b Belgique Canada CONSTRUCTION MECANIQUE cours éléments de machine france machines mécanique Suisse, « Critères de Conception d’Arbres - Elements de machines » (consulté le )
  3. Les arbres des premières machines historiques étaient en bois. Certains arbres modernes, soumis à de faibles contraintes, sont en plastique.
  4. ISPM Agadir, p. 1-5.
  5. Alphaver, « Les paliers de ligne d’arbre », sur Alphaver, (consulté le )
  6. « Vilebrequin (moteur) : définition, fonctionnement et entretien », sur 1001PNEUS (consulté le )
  7. « Arbre à cames : définition et fonctionnement - Ornikar », sur www.ornikar.com (consulté le )
  8. L'action sur les soupapes peut être directe ou par l'intermédiaire de tiges et de culbuteurs.
  9. « Arbre de transmission : définition, fonctionnement et entretien », sur 1001PNEUS (consulté le )
  10. « Barre de torsion : rôle, changement et prix », sur Vroomly (consulté le )
  11. « Quelle est le rôle du tirant métallique? », sur Cours de Structure Fac Archi ULB (consulté le )
  12. Voir 2. Catégories d'arbres, sur maxicours.com, consulté le 12 janvier 2017.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • ISPM Agadir, Transmission de puissance mécanique, Agadir, ISPM Agadir, 11 p. (lire en ligne [PDF]). Ouvrage utilisé pour la rédaction de l'article

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]