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

Le jeu entre les pièces d'accouplement est dû au jeu qui crée une zone morte lorsque le sens de déplacement est inversé. Dans cette zone morte, aucun mouvement ne se produit tant que le jeu entre les pièces d'accouplement n'est pas éliminé.

Les composants qui subissent généralement du jeu sont les vis à billes, les vis-mères, les systèmes à courroies et poulies, ainsi que les engrenages. Dans les systèmes à roulements à recirculation, l'application d'une précharge peut réduire ou éliminer le jeu en supprimant le jeu entre les billes (ou les rouleaux) et les chemins de roulement. Certains systèmes sans recirculation utilisent des méthodes alternatives, telles que des ressorts ou des écrous de vis-mère spécialement conçus, pour réduire ou éliminer le jeu.

Ou est-ce le cas ?

Bien que le jeu soit généralement considéré comme une caractéristique négative des systèmes mécaniques, il n'est pas toujours préjudiciable. Premièrement, produire des composants totalement exempts de jeu est coûteux et, dans la plupart des cas, peu pratique. De plus, les méthodes de réduction du jeu augmentent inévitablement les frottements et l'usure. Si un certain jeu est toléré dans l'application, les composants disponibles seront moins chers, plus facilement disponibles et, dans de nombreux cas, auront une durée de vie plus longue. Dans les engrenages et les boîtes de vitesses, un certain jeu est nécessaire pour permettre aux engrenages de s'engrèner sans solliciter excessivement les dents et augmenter les frottements.
Qu'est-ce que l'hystérésis ?

L'hystérésis est le plus souvent associée aux systèmes magnétiques et se manifeste dans les moteurs électriques par une perte par hystérésis. En termes simples, l'hystérésis est la relation entre la réaction d'un matériau à une charge initiale (ou force magnétisante) et sa récupération une fois cette charge (ou force magnétisante) supprimée. Par exemple, lorsque le fer est magnétisé par un champ externe, son magnétisation est en retard par rapport à la force magnétisante. Lorsque la force magnétisante est supprimée, le fer conserve une certaine quantité de magnétisme. Autrement dit, le fer ne revient pas complètement à son état non magnétisé sans l'application d'une force magnétisante opposée.

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

L'hystérésis affecte également le comportement des arbres de transmission dans les systèmes mécaniques. Lorsqu'un couple (une force de torsion) est appliqué à un arbre, il produit une contrainte interne et provoque une déformation de l'arbre. 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 contrainte et déformation est linéaire. Or, peu de matériaux sont parfaitement élastiques, et leur inélasticité leur confère une courbe contrainte-déformation non linéaire. Ce comportement non linéaire, lorsque les forces augmentent et diminuent, est appelé hystérésis.
Quand l’hystérésis est-elle importante dans les systèmes linéaires ?

À l'exception des étages mécaniques de 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 sont largement supérieurs à ceux de l'hystérésis. Cependant, les actionneurs piézoélectriques, qui dépendent de la déformation du matériau pour produire le mouvement, peuvent subir une hystérésis de 10 à 15 % du mouvement commandé. L'utilisation d'actionneurs piézoélectriques dans un système en boucle fermée peut réduire, voire éliminer, les effets de l'hystérésis.