Arbre (mécanique)
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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
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 ;
- arbre de renvoi, s'il distribue un mouvement de rotation entre différents éléments.
Les arbres rotatifs sont généralement issus de métal brut forgé puis usiné par tournage[2]. 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. 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, qui permettent sa rotation ou empêchent son déplacement axial (butée).
Arbres fixes
S'il ne tourne pas, un arbre prend souvent d'autres dénominations comme axe, barre de torsion, tirant, etc[3].
Notes et références
- 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
- Les arbres rotatifs des premières machines historiques étaient en bois. Certains axes modernes, soumis à de faibles contraintes, sont en plastique.
- Voir 2. Catégories d'arbres, sur maxicours.com, consulté le 12 janvier 2017.
