通风盘式制动器是目前乘用车制动系统中的核心部件,在乘用车的安全性和舒适性方面发挥重要作用,并且制动盘的制动过程是一种典型的热机耦合过程。为了分析制动盘制动过程中的温度场与应力场的瞬态分布特性,预测制动器的热疲劳寿命,本文选取车速为100km/h,在最短时间内制动停止工况下的制动器为研究对象,建立了制动器三维瞬态热机耦合仿真有限元模型,并对其进行了仿真分析。同时,通过台架试验得到了制动盘表面径向温度变化以及制动盘的使用寿命数据,并对仿真和试验数据进行了对比分析。论文主要的研究内容如下:(1)热机耦合仿真。在分析国内外关于通风盘式制动器的热机耦合文献基础上,确定了紧急制动条件下对流换热及热流输入边界条件,建立了三维瞬态温度场热传导方程,建立了Catia下制动器三维简化模型,建立了Abaqus下制动系统的有限元仿真模型,仿真分析了紧急制动过程中制动盘温度场和应力场在不同方向上的分布特性及相互耦合关系。(2)寿命预测。结合仿真结果分析了制动盘表面在循环交变热载荷的作用下萌生裂纹的一般原因,易损伤的具体部位以及损伤发展的一般趋势,并采用经验公式预测在紧急制动的条件下,制动盘的热疲劳寿命。(3)试验研究。搭建制动器的制动试验平台,设定对应工况条件下的试验参数,利用远红外温度传感器测量制动过程中盘表面温度在径向方向上的变化规律,并测试了制动盘的最终使用寿命。仿真和试验结果表明:(1)总体来说,应力场与温度场呈现先快速上升后缓慢下降的趋势;摩擦接触区域表面应力场与温度场由于移动热流输入和对流换热的不断交替进行,表现出一种锯齿状的波动,波动次数与摩擦片旋转圈数保持一致;温度场与应力场的分布特性基本相似,最大主应力晚于最高温度出现。(2)制动盘表面是出现裂纹的初始位置,最后沿纵深发展;车辆以100 km/h的初始速度,在3.46Mpa的制动压力下紧急制动的制动盘使用寿命为1454次。(3)制动盘表面温度在径向方向上的仿真温度略高于试验温度;试验使用寿命与预测寿命基本吻合。