随着中国机动车数量的日益增长，道路交通安全问题日益突显。在由车辆造成的事故中，80%是由汽车的制动性能引起的。制动器的制动性能直接关系到行车安全。相对于鼓式制动器，盘式制动器的散热性能、抗热衰退以及抗水衰退的能力更佳。气压盘式制动器主要用于货车、客车和校车等，正在逐渐替代鼓式制动器。基于我国的特殊地理环境和国情，不能照搬欧美的制动器标准，应该根据中国的基本国情来设计研究合适的气压盘式制动器。目前中国的生产企业尚处于模仿欧美企业的阶段，因此对气压盘式制动器的结构和性能进行研究至关重要。本文根据某款气压盘式制动器零部件的测试数据对气压盘式制动器零部件的材料和热处理工艺进行了分析和设计，然后利用有限元软件ABAQUS建立了不同结构的钳体和支架的静力学有限元模型，对其应力以及变形进行了对比分析，指出了零部件的设计薄弱点并提出了合理的设计建议，为其相应设计提供了有效参考。利用CATIA软件建立了摩擦副的几何模型，利用LS-PrePost以及Hypermesh软件建立了摩擦副的有限元模型，然后借助LS-DYNA求解器对摩擦副的热力耦合场进行了计算。根据计算结果对摩擦副的热力场进行了分析和研究。同时，还分析研究了制动盘的变形规律，最后利用Manson-Coffin经验公式对制动盘的使用寿命进行了预估。为了研究制动盘上的散热性能，借助建立的摩擦副的热力耦合有限元模型，探究了直通风道制动盘、曲线通风道制动盘的通风道高度、通风道数目和通风道对应角度等结构以及摩擦片上的切角和夹角结构对制动盘上瞬时最高温度的影响。然后，利用正交试验对直通风道和曲线通风道制动盘的结构进行了优化设计，探究了各结构因素对散热的影响主次关系，并得到了散热良好的制动盘结构。