Clavette : Calcul au Cisaillement, Matage et règles pratiques

Retrouvez ci-dessous tous les éléments nécessaire au calcul de clavette : Dimensions et tolérances, les formules de calcul pour dimensionner votre clavette au cisaillement et au matage, quelques règles pratiques ainsi que des liens vers des ouvrages qui traitent du sujet.

1 – Dimensions et tolérances normalisées des clavettes :

La section de la clavette (largeur – hauteur) est définie par la norme NFE-22-177. A chaque plage de diamètre d’arbre correspond une hauteur et une largeur de clavette.

Les dimensions normalisées des clavettes sont données ci-dessous.

2 – Calcul de la clavette :

2-1 – Vérification au cisaillement :

Pour qu’une clavete résiste en cisaillement, il faut que la contrainte τ soit < ou = à Rpg. Pour vérifier cette condition, il suffit de dérouler les calculs ci-dessous :

Surface cisaillée Sc (mm²) :
- Sc = a x L avec a = largeur de la clavette en mm et L = longueur de la clavette en mm.
Effort appliqué sur la clavette F (N) :
- F = 2C / D avec C = couple dans l’arbre en N.mm et D = diamètre de l’arbre en mm.
Contrainte de cisaillement τ (MPa) :
- τ = F / Sc = 2C / aLD <= Rpg avec Rpg = résistance pratique élastique au glissement (ou cisaillement)

Rpg = Rg / s avec s = coefficient de sécurité (généralement = à 2).

Rg = 0,5 à 0,8 Re avec Re = Résistance élastique à la traction.

2-2 – Vérification au matage :

Pour qu’une clavette résiste au matage, il faut que la pression de matage P soit < ou = à la pression admissible Pa. Pour vérifier cette condition, il suffit de dérouler les calculs ci-dessous :

Surface matée Sm (mm²) :
- Sm = (b x L) / 2 avec b = hauteur de la clavette en mm et L = longueur de la clavette en mm.
Effort appliqué sur la clavette F (N) :
- F = 2C / D avec C = couple dans l’arbre en N.mm et D = diamètre de l’arbre en mm.
Pression de matage Pm (MPa) :
- Pm = F / Sm
Pression admissible Pa (MPA) :
- Clavetage glissant sous charge : 2 à 20 MPa
- Clavetage glissant sans charge : 20 à 50 MPa
- Clavetage fixe (cas le plus fréquent) : 40 à 150 MPa

3 – Quelques règles pratiques :

Les clavettes sont généralement dimensionnées au matage. Cependant la tenue mécanique au cisaillement étant rapidement vérifiée, il convient de réaliser également ce calcul.
La longueur de la clavette ne doit pas dépasser 1,5 x le diamètre de l’arbre. Ceci permet de faciliter le montage en limitant le coincement.
Suivant la forme de la clavette, la longueur L à utiliser dans les calculs ci-dessus doit correspondre à la longueur active de la clavette , soit :
- Pour une clavette de forme A : L active = L totale – a
- Pour une clavette de forme B : L active = L totale
- Pour une clavette de forme C : L active = L totale – (a/2)