作为汽车制动系统的核心部件之一,制动器的质量和性能非常关键。汽车制动过程中转化的热能,绝大部分被制动器吸收,使得制动器表面温度在短时间内急剧升高,引起制动器发生热衰退等现象,进而造成制动性能的下降。对制动器进行热和应力耦合分析,以及强化传热研究,对提升制动器的性能具有重要的研究价值。本文以通风式制动盘为研究对象,依据其实际尺寸建立三维模型,对其进行热固耦合数值模拟和相关试验。结果表明:紧急制动过程中,通风制动盘表面径向、周向和轴向温度都经历了先迅速升高后缓慢下降的变化趋势。这与通风制动盘表面摩擦生热速率在制动过程初期占主导地位,而表面对流换热作用在制动后期逐渐增强有关。通风制动盘的径向温差高达148℃左右,明显大于周向温差。在整个制动过程中等效应力主要表现为热应力,最大值约为150MPa,远小于通风制动盘材料要求的安全强度。在保证通风制动盘正常结构强度的前提下,结合上述分析结果,本文采用均温性能良好的热管对普通通风制动盘表面的高温区进行了强化传热研究。具体表现为在通风制动盘两侧表面沿制动盘转动方向等角度嵌入热管。利用热管优异的热传导性能,将通风制动盘表面高温区域的热量引导到非摩擦区域,降低制动盘表面的温度峰值,实现制动器制动性能的改善。对两种制动盘分别进行了三种制动工况下的台架试验:紧急制动、连续多次制动及长坡持续制动。将试验结果对比分析后得出:三种制动工况下热管通风制动盘表面整体温度分布更均匀,径向温度的均温性分别提升了39.13%、46.67%、26.39%。最后,本文采用热流密度输入法分别对热管通风制动盘和普通通风制动盘进行紧急制动、连续制动和长坡制动工况下的数值仿真。分析结果表明:三种制动工况下热管通风制动盘表面温度峰值均得到有效降低,其中前两种制动工况下径向温度均温效果分别提升了13.43%和18.62%。