旋转结合面是机械系统中比较常见的联接结构与接触形式,例如各类交通运输工具的制动系统,钻孔、磨削等机械加工表面,而振动摩擦及热耦合的问题普遍存在于旋转结合面间。旋转结合面间的摩擦通常会引起系统的振动,对系统的稳定性产生影响,如车辆的制动噪声与振动、机床切削振动等情况,降低乘坐的舒适性、加工精度。旋转结合面间的快速摩擦,会造成结合面温度变化,进而导致结合面出现不均匀的热应力、热变形和热疲劳等,影响其寿命和稳定性等。因此对于旋转结合面的摩擦振动及热耦合研究具重要的意义。为研究相对运动为转动的结合面间的振动及热耦合特性,本文选择了较为常见的盘式制动器为研究对象,分别从动力学、热力学以及试验三个角度对制动系统进行了分析。着重分析了制动盘结合面参数对系统振动特性的影响和制动结合面在工作过程中的热力耦合特性对制动器的影响等,这一研究为控制旋转结合面的振动及热稳定性提供了一定的理论依据。本文主要研究内容如下:（1）在查阅国内外关于制动系统动力学分析及热力耦合问题相关文献的基础上,完成了对于该领域的国内外研究现状及发展趋势的综述。对国内外关于制动器动力学建模及动态特性的相关资料进行了分析,掌握了其研究成果,并发现了其存在的问题,结合课题组研究方向及特点制定了本论文的具体工作和任务。（2）基于分形理论,建立了摩擦片与制动盘结合面的三维分形法向接触阻尼模型,完成了微观形貌参数对接触阻尼影响的研究。基于三维分形理论,利用分形维数、尺度参数和表面实际接触面积等参数建立了摩擦片与摩擦盘的三维分形法向接触阻尼模型;通过改变不同的微观形貌参数研究了各参数对接触阻尼模型的影响情况。（3）建立了考虑结合面接触特性的制动结合面的系统动力学模型,研究了制动盘结合面粗糙度对制动稳定性的影响。利用结合面的三维分形接触刚度和接触阻尼模型,建立了制动结合面的动力学模型,以摩擦片与摩擦盘粗糙度的平均值为变量,研究其对制动稳定性的影响情况。（4）完成了制动系统简化模型的热结构耦合仿真分析。基于制动系统的简化模型,研究制动系统在紧急制动的工况下,制动盘与摩擦片的沿径向、轴向和周向的温度、应力、变形量分布情况,并分析了制动盘发生热疲劳失效的原因。（5）建立了制动结合面的三维分形和有限元温升模型,研究了微观形貌参数对结合面温度的影响。通过建立的三维分形温升模型,利用数值仿真研究了微观形貌参数对结合面最大温升的影响情况;利用建立的有限元温升模型,研究了具有分形特征的粗糙表面在相对运动过程中的温度变化情况。（6）完成了制动系统的温升试验和振动测试等实验。基于搭建的车辆制动系统模拟实验台,通过不同紧急制动方式,开展不同工况下摩擦片与摩擦盘的温升试验及振动测试等实验。