Cam mechanisms are widely used in industry, in applications requiring quick-return and indexing motions. A current research effort at the Robotic Mechanical Systems Laboratory of McGill University's Centre for Intelligent Machines aims at the application of cam mechanisms as speed reducers. The accuracy required in these mechanisms is of the utmost importance, especially when cams are rotating at a high speed.

In this thesis, the design for manufacturability of planar speed-reduction cam mechanisms is studied. In particular, the thesis focuses on a speed reducer with a rotating follower to couple shafts of parallel axes, termed planar Speed-o-Cam. Principles of the design for manufacturability are applied to Speed-o-Cam and a unified method for obtaining the optimum parameters satisfying the curvature constraints and pressure-angle bounds is developed. These two factors are relatively important because Numerically Controlled and Computer Numerically Controlled machine tools could be very sensitive to changes of curvature of the workpiece, especially when milling complex shapes such as those of cam plates.

Cam-mechanism balancing is also studied because unbalance in a high-speed rotating element can cause severe vibrations and greatly affect the bearings and hence, the performance of the machine. This is done by not only adding counterweights, which unavoidably increase the weight and volume of the mechanism, but also by removing material.

Les mécanismes à cames sont largement utilisés dans les applications nécessitant un mouvement de retour rapide et d'indexage. Un effort de recherche en cours au Laboratoire des systèmes mécanorobotiques du Centre pour les Machines Intelligentes de l'Université McGill a pour but l'utilisation de mécanismes à cames comme reducteurs de vitesse. La précision requise dans ces mécanismes est de la plus grande importance, spécialement lorsque les cames tournent à une grande vitesse.

Dans cette thèse, la conception pour la fabrication de mécanismes planaires à cames fonctionnant comme réducteurs de vitesse est abordée. Spécialement, un réducteur de vitesse couplant des arbres à axes parallèles, appelé Speed-o-Cam planaire, est étudié. Les principes de conception pour la fabrication sont appliqués à Speed-o-Cam et une méthode unifiée pour obtenir les paramètres optimaux satisfaisant les contraintes de courbure et les bornes imposées sur l'angle de pression est dévelopće. Ces deux facteurs sont relativement importants parce que les machines-outils à commande numérique pourraient être très sensibles aux changements de courbure de la pièce, particulièrement lors de l'usinage des formes complexes comme celles des cames.

L'équilibrage du mécanisme à cames est aussi étudié puisque le déséquilibre d'un élément tournant à haute vitesse peut causer des vibrations importantes et grandement affecter les roulements et, en conséquence, la performance de la machine. Ceci, non seulement en ajoutant des contrepoids, qui invariablement augment le poids et la volume du mécanisme, mais aussi en enlevant du matériau.