凸輪軸是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)里的一個(gè)部件。它的作用是控制氣門(mén)的開(kāi)啟和閉合動(dòng)作。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半（在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過(guò)通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設(shè)計(jì)中對(duì)凸輪軸在強(qiáng)度和支撐方面的要求很高，其材質(zhì)一般是優(yōu)質(zhì)合金鋼或合金鋼。由于氣門(mén)運(yùn)動(dòng)規(guī)律關(guān)系到一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計(jì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程中占據(jù)著十分重要的地位。

凸輪軸承受周期性的沖擊載荷。凸輪與挺柱之間的接觸應(yīng)力很大，相對(duì)滑動(dòng)速度也很高，因此凸輪工作表面的磨損比較嚴(yán)重。針對(duì)這種情況，凸輪軸軸頸和凸輪工作表面除應(yīng)該有的較高的尺寸精度、較小的表面粗糙度和足夠的剛度外，還應(yīng)有較高的耐磨性和良好的潤(rùn)滑。

凸輪軸通常由優(yōu)質(zhì)碳鋼或合金鋼鍛造，也可用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造。軸頸和凸輪工作表面經(jīng)熱處理后磨光。

凸輪軸的主體是一根與氣缸組長(zhǎng)度近似相同的圓柱形棒體。上面套有若干個(gè)凸輪，用于驅(qū)動(dòng)氣門(mén)。凸輪軸是通過(guò)凸輪軸軸頸支撐在凸輪軸軸承孔內(nèi)的，因此凸輪軸軸頸數(shù)目的多少是影響凸輪軸支撐剛度的重要因素。如果凸輪軸剛度不足，工作時(shí)將發(fā)生彎曲變形，影響配氣定時(shí)。

凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計(jì)的目的在于保證氣缸充分的進(jìn)氣和排氣。另外考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性和運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性，氣門(mén)也不能因開(kāi)閉動(dòng)作中的加減速過(guò)程產(chǎn)生過(guò)多過(guò)大的沖擊，否則就會(huì)造成氣門(mén)的嚴(yán)重磨損、噪聲增加或是其它嚴(yán)重后果。因此，凸輪和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩輸出以及運(yùn)轉(zhuǎn)的平順性有很直接的關(guān)系。

凸輪軸的位置有下置式、中置式和上置式三種。下置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸位于曲軸箱內(nèi)，中置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸位于機(jī)體上部，上置式配氣機(jī)構(gòu)的凸輪軸位于氣缸蓋上。

現(xiàn)在大多數(shù)量產(chǎn)車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)件少，傳動(dòng)鏈短，整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度大，使凸輪軸更加接近氣門(mén)，減少了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門(mén)之間較大的距離而造成的往返動(dòng)能的浪費(fèi)。頂置式凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)由于氣門(mén)開(kāi)閉動(dòng)作比較迅速，因而轉(zhuǎn)速更高，運(yùn)行的平穩(wěn)度也比較好。