C80型铝合金敞车因车底浴盆结构导致其制动装置结构不同于其他货车,运营过程中发现缓解不良、车轮踏面磨耗快、闸瓦磨耗不均匀、制动梁立柱破损等问题,严重影响运营安全。通过理论分析、现场试验和仿真试验相结合的方法,对C80单元制动装置的性能进行分析预测与优化研究。首先,通过解析计算的方式对C80单元制动装置的制动效率和缓解阻力等主要参数进行理论计算,并对制动装置的主要受力零部件进行受力分析。然后,运用Recur Dyn多体动力学仿真平台创建制动装置的虚拟样机,结合现场实测数据对仿真模型进行修正。最后,采用验证过的仿真模型分别对多种工况条件下,空、重车C80单元制动装置的性能进行预测与改善研究。主要研究内容和成果包括:C80单元制动装置的仿真试验结果与现场试验的最大偏差小于5%,且制动、缓解过程和状态同现场试验一致,实证了基于Recur Dyn环境创建的C80单元制动装置仿真模型的有效性,为有效预测C80单元制动装置性能提供可靠的仿真模型。理论分析发现杠杆偏置的制动装置易导致制动梁立柱处产生较大的力矩,长时间作用易导致立柱产生破坏。杠杆减重优化后,杠杆重量对制动梁立柱的压力减小60%以上。取消制动力后残余闸瓦压力小于50N,有效提升C80单元制动装置的缓解性能。制动状态下,C80单元制动装置的闸瓦受力不均匀,易产生非正常磨耗。制动梁横移量呈现随着间隙的增大而增大的趋势。最小间隙工况存在较大的残余闸瓦压力,缓解性能差。现场采取销轴减小1mm的措施有助于改善制动装置缓解不良问题,但会造成因间隙变大而导致空车制动效率变低,建议同时调整挡铁与闸调器的关系来适应因间隙变化导致制动力不足的问题。弯道运行制动时,闸瓦受力剧烈且波动较大,存在冲击和振动。随着转弯半径的逐渐减小,闸瓦上的残余压力会变大。制动梁具有朝着车辆运行反向窜动的现象,闸瓦与车轮存在异常接触。随着速度的增大该现象有加剧的趋势,易导致车轮非正常磨耗和闸瓦的偏磨。刚柔耦合动应力分析得到,闸瓦靠近轮缘的一侧接触应力较大。2位闸瓦与3位闸瓦在制动过程中,闸瓦下部出现较大的接触应力,易引起闸瓦偏磨。曲拐拐臂的弯转处应力较高,日常检修时需关注该处是否产生裂纹;制动杠杆与托架及其与闸调器接触处、立式制动杠杆弯折处及其与地板连接部、游动(固定)杠杆与制动梁立柱和中拉杆连接处存在较大应力,现场维护时需重点检查磨损情况。上述研究成果为C80型等铁路货车的升级改造提供理论和技术参考,为发现铁路货车制动装置等机构的运行规律和性能改善提供一种新技术。