Запропонована математична модель розрахунку температурного та термонапруженого стану фрикційних елементів гальмівних систем. З цією метою побудовано розв'язок відповідних крайових задач нестаціонарної теплопровідності та квазістатичної термопружності. Досліджено розподіл температури спалаху та зумовленого нею термонапруженого стану в околі локальної плями фактичного контакту на робочій поверхні гальмівної накладки. Проаналізовано вплив мікрогеометрії поверхні тертя та її конвективного охолодження на термонапружений стан фрикційної накладки гальма. Отримано аналітичні формули для визначення максимальної контактної температури при гальмуванні. Проведено порівняння результатів по розрахунку максимальної контактної температури та ефективної глибини прогрівання накладки дискового гальма, отриманих за допомогою запропонованих методик, із даними експерименту.