The size-minimization of planar cam mechanisms

Cam-size minimization is understood here as the process of selecting the geometric parameters of a cam-follower mechanism of the smallest possible size, while observing constraints on performance indicators such as pressure angle, cam-profile radius of curvature, etc. In this paper, procedures for the optimization of planar cam mechanisms under pressure-angle constraints are proposed. The problem of cam-area minimization is reduced to solving a set of nonlinear equations. The proposed procedures are then illustrated with the design of quick-return mechanisms and with the synthesis of a cam mechanism to replace a complex transmission device. A graphic user interface (GUI), which allows the user to perform the optimization interactively, is also introduced. Résumé Nous entendons ici par minimisation de la taille dʹun mécanisme à cames le processus de sélection des paramètres géométriques des éléments du mécanisme visant à rendre ces derniers de taille minimale, tout en respectant les contraintes imposées aux indicateurs de performance tels que lʹangle de pression, le rayon de courbure du profil, etc. Nous proposons dans cet article des procédures dʹoptimisation des mécanismes à cames du type planaire qui respectent les contraintes sur lʹangle de pression. Le problème de minimisation de lʹaire enfermée par le profil de la came se réduit ainsi à la résolution dʹun système non-linéaire dʹéquations algébriques. Les procédures proposées ici sont illustrées par deux exemples : la conception dʹun mécanisme à retour rapide et celle dʹun mécanisme destiné à remplacer un dispositif dʹentraı̂nement utilisé sur une machine textile, lui-même composé dʹune réduction par engrenages et dʹun mécanisme à barres articulées. Enfin, nous proposons une interface graphique permettant lʹapplication intéractive des procédures présentées dans cet article.