本文从微观角度研究工程粗糙表面转动摩擦的热动力学问题，在综述粗糙表面表征、接触模型建立、摩擦过程中的热力耦合、热生成规律、接触界面热传导规律等问题基础上，建立了粗糙表面弹塑性转动摩擦的热力耦合模型。运用Weierstrass-Mandelbrot分形函数法生成分形布朗曲面，以此构建了具有分形粗糙表面的摩擦衬片三维实体模型，将制动器两粗糙表面摩擦生热问题简化为具有分形特性的摩擦片与理想平面刚性盘作相对转动摩擦接触的热动力学问题，运用大型非线性有限元软件ABAQUS进行热-力耦合有限元模拟分析。数值模拟过程中，考虑了模型建立的原则、网格单元选取的影响、衬片材料的弹塑性变形、边界条件的合理建立、瞬态压力场/应力场/温度场之间的耦合作用、外参数（如载荷、转速、时间等）的取值等问题。通过对三维粗糙表面接触模型的瞬态压力场/应力场/温度场/实际接触面积的计算分析，揭示了粗糙表面转动摩擦中瞬态压力场/应力场/温度场的不均匀分布规律，以及三个场随时间的变化历程；分析了接触点数目、无量纲接触面积（实际接触面积与名义接触面积的比值）、最高温度/应力/压力幅值及位置等参量随载荷及转速变化的变化规律；探讨了最大塑性变形发生的位置及变化的时间历程及其对摩擦磨损的影响；同时深入研究了关联热源区的形成及形成过程对实体变形、接触压力、应力、温度和塑性变形的影响，一定程度上还原了实际工程中摩擦接触时微凸体之间相互作用和影响的过程，更深刻地揭示了温度、变形、接触压力、应力之间的复杂耦合关系，及其对实际接触面积产生的实质性影响；最后研究了外加载荷、盘转动角速度的变化对场分布、温度幅值、应力、关联热源区形成时刻及形状等的影响。本文的研究更进一步地研究了工程粗糙表面转动摩擦过程的热动力学问题，同时也为更真实的研究工程实际摩擦热力学问题和磨损机理打下一定的基础。