针对现有煤矿井下轨道牵引机车制动系统存在的反应时间慢、空程距离长、制动能力差等问题,本文提出了一种空间凸轮连杆机构结合鼓式制动器的机械式制动方案。通过建立虚拟样机的方法,对制动系统进行制动性能的动力学仿真;同时,采用有限元分析法对制动系统重要部件——制动鼓进行接触分析。在分析现有机械制动结构的基础上,结合空间凸轮机构高效、轻便的优点,合理设计凸轮轮廓曲线,正确布置连杆位置,得到凸轮连杆机构,进行制动力的传递,并采用领从蹄式鼓式制动器作为制动执行机构,对整车制动。利用虚拟样机技术对制动系建模,并用ADAMS软件对制动系进行制动性能的动力学仿真得到制动过程中作用力、制动力矩等动力学参数及反映制动性能的制动时间、制动距离等参数。将实际仿真结果与理论分析结果进行对比验证,两者误差在8%的误差范围内,且制动距离、制动时间等参数均符合《煤矿安全章程》的规定,证明了虚拟样机模型仿真的正确性与可行性。通过有限元分析软件ANSYS/Workbench对制动鼓进行接触分析。采用预加载的方法式,得到领、从蹄的实际制动效能因数;并分析实际作用力下制动器各部件的应力情况以及接触应力分布规律。制动器各部件的应力分布表征其结构强度符合要求;接触压力分布规律与现有余弦分布理论基本一致,验证了接触分析的正确性。针对仿真与理论存在的误差,对制动器结构参数——摩擦初始角进行优化设计,优化后的结果明显更接近理论值,验证了优化设计的可行性、正确性,为以后制动器的设计与优化提供了理论依据。