凸輪軸是活塞發(fā)動機(jī)里的一個部件。它的作用是控制氣門的開啟和閉合動作。雖然在四沖程發(fā)動機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半（在二沖程發(fā)動機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同），不過通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此設(shè)計中對凸輪軸在強(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。由于氣門運動規(guī)律關(guān)系到一臺發(fā)動機(jī)的動力和運轉(zhuǎn)特性，因此凸輪軸設(shè)計在發(fā)動機(jī)的設(shè)計過程中占據(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，相對滑動速度也很高，因此凸輪工作表面的磨損比較嚴(yán)重。針對這種情況，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度近似相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪，用于驅(qū)動氣門。凸輪軸是通過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，工作時將發(fā)生彎曲變形，影響配氣定時。
凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計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)動機(jī)的耐久性和運轉(zhuǎn)的平順性，氣門也不能因開閉動作中的加減速過程產(chǎn)生過多過大的沖擊，否則就會造成氣門的嚴(yán)重磨損、噪聲增加或是其它嚴(yán)重后果。因此，凸輪和發(fā)動機(jī)的功率、扭矩輸出以及運轉(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)車的發(fā)動機(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)點是運動件少，傳動鏈短，整個機(jī)構(gòu)的剛度大，使凸輪軸更加接近氣門，減少了底置式凸輪軸由于凸輪軸和氣門之間較大的距離而造成的往返動能的浪費。頂置式凸輪軸的發(fā)動機(jī)由于氣門開閉動作比較迅速，因而轉(zhuǎn)速更高，運行的平穩(wěn)度也比較好。
