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由于气门运动规律关系到台发动机的动力和运转特性，因此凸轮轴设计在发动机的设计过程中占据着十分重要的地位。

构造凸轮轴的主体是根与汽缸组长度相同的圆柱形棒体。

上面套有若干个凸轮，用于驱动气门。

凸轮轴的端是轴承支撑点，另端与驱动轮相连接。

凸轮的侧面呈鸡蛋形。

其设计的目的在于保证汽缸充分的进气和排气，具体来说就是在尽可能短的时间内完成气门的开闭动作。

另外考虑到发动机的耐久性和运转的平顺性，气门也不能因开闭动作中的加减速过程产生过多过大的冲击，否则就会造成气门的严重磨损噪声增加或是其它严重后果。

因此，凸轮和发动机的功率扭矩输出以及运转的平顺性有很直接的关系。

般来说直列式发动机中，个凸轮都对应个气门，型发动机或水平对置式发动机则是每两个气门共享个凸轮。

而转子发动机和无阀配气发动机由于其特殊的结构，并不需要凸轮。

位置在以前很长的段时间里，底置式凸轮轴在内燃机中最为常见。

通常这样的发动机中，气门位于发动机的顶部，即所谓的，顶置气门式发动机。

此时通常凸轮轴位于曲轴箱的侧面，通过配气机构如挺杆推杆摇臂等对气门进行控制。

因此底置式凸轮轴般也叫侧置式凸轮轴。

由于在这样的发动机中凸轮轴距离气门较远，而且每个气缸通常只有两个气门，因此转速通常较慢，平顺性不佳，输出功率也比较低。

不过这种结构的引擎输出扭矩和低速性能比较出色，结构也比较简单，易于维修。

现在大多数量产车的发动机配备的是顶置式凸轮轴。

顶置式凸轮轴结构使凸轮轴更加接近气门，减少了底置式凸轮轴由于凸轮轴和气门之间较大的距离而造成的往返动能的浪费。

顶置式凸轮轴的发动机由于气门开闭动作比较迅速，因而转速更高，运行的平稳度也比较好。

较早出现的顶置式凸轮轴结构的发动机是，顶置单凸轮轴式发动机。

这种发动机在顶部只安装了根凸轮轴，因此般每个汽缸只有两到三个气门进气到两个，排气个，高速性能受到了限制。

而技术更新些的则是式，顶置双凸轮轴发动机，这种发动机由于配备了两根凸轮轴，每个汽缸可以安装四到五个气门进气二到三个，排气二个，高速性能得到了显著的提升，不过与此同时低速性能会受到定的影响，结构也会变得复杂，不易维修。

分类按凸轮轴数目的多少，可分为单顶置凸轮轴和双顶置凸轮轴两种。

单顶置凸轮轴就是只有根凸轮轴，双顶置凸轮轴就是有两根，这是太直白的解释。

单顶置凸轮轴在气缸盖上用根凸轮轴，直接驱动进排气门，它具有结构简单，适用于高速发动机。

以往般采用的侧置凸轮轴，即凸轮轴在气缸侧面，由正时齿轮直接驱动。

为了把凸轮轴的转动变换为气门的往复运动，必须使用气门挺杆来传递动力。

这样，往复运动的零件较多，惯性质量大，不利于发动机高速运动。

而且，细长的挺杆具有定的弹性，容易引起振动，加速零件磨损，甚至使气门失去控制。

顶置双凸轮轴是在缸盖上装有两根凸轮轴，根用于驱动进气门，另根用于驱动排气门。

采用双顶置凸轮轴对凸轮轴和气门弹簧的设计要求不高，特别适用于气门形配置的半球形燃烧室，也便于和四气门配气机构配合使用。

传动底置式凸轮轴通常采用星形齿轮组即所谓的控制轮，辊子链或齿条与曲轴相连。

为了控制噪声，直径较大的凸轮轴端传动轮通常由塑料或者轻金属制造，而相对直径较小的曲轴端传动轮则大多采用钢材。

链条连接也比较多见。

这种方式在底置式和顶置式凸轮轴上都可以看到。

为了减小噪声般是链条在运动中产生的振摆噪声，通常还会附带个液压压紧装置和塑料材质的导轨。

顶置式凸轮轴结构中比较多见的是用个塑料齿条链连接。

这个齿条链位于发动机机油腔外，附带有钢质的嵌入部件，通过个可调的辊子帮助张紧。

还有种结构由于动力在传输过程中损耗过大且过于复杂，现在已经比较少见。

这种结构通过个偏心连杆星形齿轮组或带中间轴的锥形齿轮组来连接顶置式凸轮轴与曲轴。

凸轮轴与曲轴之间的常见传动方式包括齿轮传动链条传动以及齿形胶带传动。

下置凸轮轴和中置凸轮轴与曲轴之间的传动大多采用圆柱形正时齿轮传动，般从曲轴到凸轮轴只需要对齿轮传动，如果传动齿轮直径过大，可以再增加个中间惰轮。

为了啮合平稳并降低工作噪声，正时齿轮大多采用斜齿轮。

链条传动常见于顶置凸轮轴与曲轴之间，但其工作可靠性和耐久性不如齿轮传动。

近年来在高转速发动机上广泛使用齿形胶带代替传动链条，但在些大功率发动机上仍然使用链条传动。

齿形胶带具有工作噪声小工作可靠以及成本低等特点。

对于双顶置凸轮轴，般是排气凸轮轴通过正时齿形胶带或链条由曲轴驱动，进气凸轮轴通过金属链条由排气凸轮轴驱动，或进气凸轮轴和排气凸轮轴均由曲轴通过齿形胶带或链条驱动。

安装凸轮轴时，定要注意凸轮轴带轮或链轮上的正时标记。

有些发动机没有明显的正时标记，维修人员可以在拆卸凸轮轴之前标记出曲轴和凸轮轴的准确位置，有些发动机则是需要专用工具才能进行正时的调校。

故障凸轮轴的常见故障包括异常磨损异响以及断裂，异响和断裂发生之前往往先出现异常磨损的症状。

凸轮轴几乎位于发动机润滑系统的末端，因此润滑状况不容乐观。

如果机油泵因为使用时间过长等原因出现供油压力不足，或润滑油道堵塞造成润滑油无法到达凸轮轴，或轴承盖紧固螺栓拧紧力矩过大造成润滑油无法进入凸轮轴间隙，均会造成凸轮轴的异常磨损。

凸轮轴的异常磨损会导致凸轮轴与轴承座之间的间隙增大，凸轮轴运动时会发生轴向位移，从而产生异响。

异常磨损还会导致驱动凸轮与液压挺杆之间的间隙增大，凸轮与液压挺杆结合时会发生撞击，从而产生异响。

凸轮轴有时会出现断裂等严重故障，常见原因有液压挺杆碎裂或严重磨损严重的润滑不良凸轮轴质量差以及凸轮轴正时齿轮破裂等。

有些情况下，凸轮轴的故障是人为原因引起的，特别是维修发动机时对凸轮轴没有进行正确的拆装。

例如拆卸凸轮轴轴承盖时用锤子强力敲击或用改锥撬压，或安装轴承盖时将位置装错导致轴承盖与轴承座不匹配，或轴承盖紧固螺栓拧紧力矩过大等。

安装轴承盖时应注意轴承盖表面上的方向箭头和位置号等标记，并严格按照规定力矩使用扭力扳手拧紧轴承盖紧固螺栓。

改装为了提升发动机的动力，有些改装店对发动机的凸轮轴进行了改装，其中换装高角度凸轮轴是常见的种改装方法。

这种改装操作并不复杂，但由于些改装人员对凸轮轴上凸轮的工作角度和工作原理了解不足，使得改装后的效果并不明显甚至导致发动机的性能恶化。