Dans les systèmes linéaires, le jeu et l'hystérésis sont souvent considérés comme un seul et même phénomène. Cependant, bien que tous deux contribuent à la perte de mouvement, leurs causes et leurs modes de fonctionnement diffèrent.
Contrecoup : l'ennemi des systèmes linéaires

Le jeu mécanique est dû à un espace entre les pièces en contact, créant une zone morte lors de l'inversion du sens de rotation. Dans cette zone morte, aucun mouvement n'est possible tant que le jeu entre les pièces n'est pas éliminé.

Les vis à billes, les vis-mères, les systèmes de courroies et de poulies, ainsi que les engrenages sont des composants sujets au jeu. Dans les systèmes à recirculation de billes, l'application d'une précharge permet de réduire, voire d'éliminer, le jeu en supprimant l'espace entre les billes (ou les rouleaux) et les chemins de roulement. Certains systèmes sans recirculation utilisent d'autres méthodes, comme des ressorts ou des écrous de vis-mère spécialement conçus, pour réduire ou éliminer le jeu.

Ou pas ?

Bien que le jeu soit généralement perçu comme un défaut des systèmes mécaniques, il n'est pas toujours préjudiciable. Premièrement, la fabrication de composants totalement exempts de jeu est coûteuse et, dans la plupart des cas, irréalisable. De plus, les méthodes de réduction du jeu augmentent inévitablement le frottement et l'usure. Si un certain jeu est tolérable pour l'application, les composants disponibles seront moins chers, plus faciles à trouver et, souvent, auront une durée de vie plus longue. Dans les engrenages et les réducteurs, un certain jeu est nécessaire pour permettre l'engrènement sans sursolliciter les dents et sans augmenter le frottement.
Qu'est-ce que l'hystérésis ?

L'hystérésis est le phénomène le plus souvent associé aux systèmes magnétiques et se manifeste dans les moteurs électriques par des pertes par hystérésis. En termes simples, l'hystérésis décrit la relation entre la réaction d'un matériau à une charge initiale (ou force magnétisante) et son retour à son état initial une fois cette charge (ou force magnétisante) supprimée. Par exemple, lorsqu'un champ magnétique extérieur magnétise du fer, son aimantation est en retard par rapport à la force magnétisante. Lorsque cette dernière disparaît, le fer conserve une certaine quantité de magnétisme. Autrement dit, le fer ne retrouve son état non magnétisé que si une force magnétisante opposée est appliquée.

Dans les systèmes mécaniques, l'hystérésis est liée à l'élasticité du matériau. Par exemple, lorsque des billes d'acier dans un écrou passent de la zone non porteuse à la zone porteuse, les forces qu'elles subissent augmentent, ce qui provoque une légère déformation. Cependant, en raison des propriétés élastiques de l'acier, les billes ne reprennent pas complètement leur forme initiale lorsqu'elles retournent dans la zone non porteuse de l'écrou. Cette déformation microscopique persistante est due à l'hystérésis.

L'hystérésis influence également le comportement des arbres de transmission dans les systèmes mécaniques. Lorsqu'un couple (force de torsion) est appliqué à un arbre, il engendre une contrainte interne et provoque une déformation de celui-ci. Cette déformation est appelée déformation (ou déformation de torsion, dans le cas d'une charge de torsion). Dans les matériaux parfaitement élastiques, la relation entre la contrainte et la déformation est linéaire. Cependant, rares sont les matériaux parfaitement élastiques, et leur inélasticité leur confère une courbe contrainte-déformation non linéaire. Ce comportement non linéaire, lors de l'augmentation et de la diminution des forces, est appelé hystérésis.
Quand l'hystérésis est-elle importante dans les systèmes linéaires ?

Dans la plupart des systèmes mécaniques, à l'exception des platines de très haute précision, l'hystérésis a un effet négligeable sur la précision et la répétabilité du positionnement. Dans la plupart des cas, les effets du jeu mécanique sont même largement supérieurs à ceux de l'hystérésis. Cependant, les actionneurs piézoélectriques, qui exploitent la déformation du matériau pour produire un mouvement, peuvent présenter une hystérésis de 10 à 15 % du déplacement commandé. L'utilisation d'actionneurs piézoélectriques dans un système en boucle fermée permet de réduire, voire d'éliminer, les effets de l'hystérésis.