盘式制动器在整体制动系统居于咽喉位置,其制动性能直接影响制动系统的运行质量,近年来因盘式制动器失效引起了众多严重的矿井安全生产事故,这对于优化盘式制动器的结构,改善制动性能提出了迫切要求,本文在对比分析现有盘式制动器的基础上,研究归纳失效分析机理,对盘式制动器的结构进行优化,提升制动性能。主要研究内容如下:(1)选择后置式盘式制动器和无轴式盘式制动器作为研究对象,对比两类盘式制动器的结构特点和工作原理,在概述关键工作参数的基础上,从可靠性角度分析导致失效的因素;研究归纳盘式制动器的失效机理,建立系统性的失效分析图,分析失效的主要形式及其主导因素。(2)计算两类盘式制动器的工作参数,选择碟簧、筒体和油缸作为关键零部件,采用参数化方法对两类盘式制动器进行建模,通过有限元分析对比关键零部件的结构特性和受力状态,依靠模态分析研究盘式制动器整机和筒体的振动特性,综合对比发现无轴式盘式制动器整体性能更佳。(3)利用ADAMS对无轴式盘式制动器的紧急制动过程进行动力学仿真,建立制动性能的相关评价指标,对制动盘和闸瓦采用柔性化方法进行建模,建立了盘式制动器整体的刚柔耦合模型,通过控制变量法研究分析制动压力、制动初速度和摩擦系数等工作参数在紧急制动工况下对制动性能的影响。(4)选用关键结构参数为设计变量,以最大平均制动正压力为优化目标,以有效制动时间为约束条件,选用最优拉丁超立方试验设计进行数据采样,建立结构优化的Kriging近似模型,通过复相关系数法验证近似模型可信度,将ASA算法和MISQP算法组合应用进行优化求解,确定最佳参数组合,通过ADAMS仿真检验优化方案的可靠性和近似模型的准确性。本论文有图39幅,表16个,参考文献93篇。