Arbre (mécanique)

Les arbres de machines sont généralement issus de bruts forgés puis usinés par 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 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.

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 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).

Les arbres peuvent être classés en deux catégories[2] :

arbres tournants

tel que l'arbre de transmission d'un camion qui ne subit quasiment aucune contrainte en traction/compression, mais qui doit transmettre de fortes puissances en rotation ;

arbres fixes

s'il ne tourne pas, un arbre prend le nom d'axe, de tirant, de barre de torsion, etc.