为了应对来自能源与环境的压力，各国政府对汽车行业都提出了日渐严格甚至近乎苛刻的要求。排放与油耗方面的标准和法规，对汽车行业尤其是其核心发动机行业是严峻的挑战，人们意识到清洁能源研究与开发已是当务之急。气动发动机以压缩空气为工质，将高压空气输入气缸后，通过气体膨胀来推动活塞做功，实现了将高压空气的压力能转化为机械能输出，由于该过程无燃烧，排放的气体也为空气，对环境不造成任何污染，是真正意义上的绿色动力汽车。　　本文在理论分析基础上，建立气动发动机工作过程的数学模型，并利用编程语言VB与MATLAB混合编程建立气动发动机工作过程的仿真模型，模拟计算出对气动发动机性能影响最大的因素，进而针对影响因素对发动机进行优化设计，其具体工作如下：　　（1）运用热力学理论及力学理论分析了气动发动机的工作原理，对气动发动机工作过程进行了系统的分析，建立发动机工作过程的数学模型。　　（2）利用计算机VB语言与MATLAB混合编程汇编出仿真软件，建立单级膨胀气动发动机工作过程的仿真模型，通过分析缸内工作过程的特点，找出影响气动发动机性能的因素，同时针对重点因素，找出其对气动发动机性能影响的变化规律，进而有针对性的进行优化分析。　　（3）通过单级膨胀气动发动机仿真出的各参数的变化规律，在此基础上建立两级膨胀气动发动机的仿真模型，针对重点环节进行模拟计算，分析计算仿真结果，对结果进行评价。　　（4）经过仿真模拟得到空气动力发动机各个部位的最佳参数，为实验中气动发动机的改造与设计提供理论和数据基础。