电子齿轮箱具有传动精度高、传动比范围宽、调整方便等特点，可以代替机械传动链实现准确的传动关系，在齿轮加工机床内联传动与其它要求同步运动的领域，电子齿轮箱有着广阔的应用前景。本文对电子齿轮箱的系统结构、实现方法、伺服控制及其在凸轮数控车削系统传动中的应用进行了全面、深入与系统的研究，主要研究工作如下：1．对电子齿轮箱与通用数控系统进行了比较分析，指出电子齿轮箱是一类特殊的数 控系统，根据实现原理与控制方式不同，将电子齿轮箱的结构分为基于跟踪控制 的主从式与基于定值控制的平行式；分析了电子齿轮箱传动精度及其影响因素， 说明了电子齿轮箱结构的选择原则。2．对基于锁相环路同步控制原理的电子齿轮箱实现方法进行了研究，提出了空间分 割与时间分割相结合对运动信息进行处理的复合计数法，综合考虑了脉冲计数的 整数部分与非整数部分，提高了传动关系的处理精度，并扩大了可实现传动比的 范围；对提高运动检测精度进行了研究，利用误差均化原理，沿光电编码器圆周 对称布置双测头，消除了编码器安装偏心与倾斜对运动检测信号的幅值调制与频 率调制。3．对电子齿轮箱实现非匀速比传动进行了研究，提出了位置函数控制与传动比函数 控制两种非匀速比传动关系的实现方法；对位置函数控制方式，分析了位置函数 曲线的插补与普通数控插补方法的区别，提出了插补斜率的概念与位置函数曲线 的预补偿插补方法；对非匀速比电子齿轮箱传动精度进行研究，得出了插补精度、 伺服系统动态性能指标与传动精度之间的关系；研究了非圆滚齿加工坐标联动的 非匀速比传动关系，列出了多种可以满足要求的电子齿轮箱传动方案。4．分析了电子齿轮箱实现原理、系统结构与实际工作环境对伺服系统性能的要求， 为了提高电子齿轮箱伺服系统的动态与稳态性能、跟踪能力以及在参数变化与干 扰作用下系统的控制鲁棒性，有针对性地选择了PID控制、自适应控制、前馈预 见补偿控制与H_∞控制四种策略，对采用上述控制策略的电子齿轮箱性能进行了理 论分析与数字仿真研究。5．将电子齿轮箱用于凸轮车削加工系统的传动，以伺服刀架取代了传统加工的靠模 装置，实现了刀具X方向直线运动与机床主轴转动的同步控制；设计了直线电机 直接驱动的伺服刀架及基于PC与DSP构成的上—下位机控制结构，采用DSP进 行实时控制以满足高速伺服需要；对凸轮加工过程的工艺特点与恒角度、恒速度 车削进行研究，提出了具有刀具摆动功能的伺服刀架与机床主轴变转速运动方案。