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凸輪軸（Camshaft）係活塞引擎配氣機構中嘅核心部件，其基本作用係控制氣門嘅開啟同閉合動作。喺四衝程引擎中，凸輪軸嘅轉速為曲軸嘅一半（曲軸每旋轉兩週，凸輪軸旋轉一週）；喺二衝程引擎中，凸輪軸轉速同曲軸相同。雖然轉速相對曲軸較低，凸輪軸仍需承受很大嘅扭距，因此設計中對強度同支撐嘅要求好高。
由於氣門嘅運動規律直接關係到引擎嘅動力輸出同運轉特性，凸輪軸嘅設計喺引擎開發過程中佔住好重要嘅地位。
凸輪軸嘅主體係一根同汽缸組長度大致相同嘅圓柱形棒體，上面加工有數個凸輪。凸輪嘅側面呈雞蛋形（桃形），其輪廓設計需保證汽缸充分嘅進氣同排氣，同時避免氣門開閉過程中產生過大嘅衝擊，否則會造成氣門嚴重磨損、噪音增加等後果。
凸輪軸通常由凸輪、凸輪軸頸及軸等部分組成。凸輪按功能分為進氣凸輪同排氣凸輪。凸輪軸透過凸輪軸軸頸支撐喺凸輪軸軸承孔內，軸頸數目直接影響凸輪軸嘅支撐剛度——剛度不足時，工作時會發生彎曲變形，影響配氣正時。為減輕質量同提高承載能力，大多數凸輪軸嘅內部被製成中空結構，並加工有潤滑油道。
凸輪軸承受周期性嘅衝擊載荷，凸輪同挺柱之間嘅接觸應力好大，相對滑動速度都好高，因此凸輪工作表面嘅磨損較為嚴重。基於呢個工作條件，凸輪軸材料需具備較高嘅耐磨性、足夠嘅剛度同良好嘅尺寸精度。
凸輪軸通常由優質碳鋼或合金鋼鍛造，也可用合金鑄鐵或球墨鑄鐵鑄造。喺鑄鐵材料製成嘅凸輪軸中，凸輪表面喺鑄成後透過重熔法轉變成萊氏體，可承受約 1200MPa 嘅赫茲擠壓應力；鍛鋼凸輪軸則可承受 2000 至 2500MPa 嘅赫茲擠壓應力。軸頸同凸輪工作表面經熱處理後精磨，以提高其耐磨性。
目前，大部分引擎製造企業採用整體式凸輪軸，材料有中碳低合金鍛鋼（經高頻淬火）同球墨鑄鐵等。同時，為滿足輕量化同降低成本嘅要求，組合式凸輪軸等新型製造工藝亦喺不斷發展。
凸輪軸喺引擎上嘅佈置位置主要有三種形式：
下置式凸輪軸位於曲軸箱內，透過挺柱、推桿同搖臂等較長傳動鏈驅動氣門，結構複雜、往復運動質量大，不利於高轉速運轉。中置式凸輪軸位於機體上部，傳動鏈較下置式有所縮短。上置式（頂置式）凸輪軸位於汽缸蓋上，而家係多量產車引擎採用嘅主流形式。
頂置式凸輪軸嘅主要優點係運動件少、傳動鏈短、整個機構剛度大，凸輪軸更加接近氣門，減少了底置式結構因距離較遠造成嘅能量浪費。採用頂置凸輪軸嘅引擎氣門開閉動作更迅速，轉速更高，運行平穩性亦更好。頂置凸輪軸又可分為單頂置凸輪軸（SOHC）同雙頂置凸輪軸（DOHC）兩種形式。
凸輪軸由曲軸驅動，二者之間嘅傳動方式主要有齒輪傳動、鏈條傳動同齒形皮帶傳動三種。
齒輪傳動多用於下置式同中置式凸輪軸，一般只需一對正時齒輪即可完成傳動。佢嘅優點係傳動準確性同可靠性好，但噪音較大。為降低嚙合噪音，正時齒輪大多採用斜齒設計。
鏈條傳動常見於頂置凸輪軸引擎，採用金屬鏈條連接曲軸同凸輪軸。佢嘅優點係傳動阻力小、可靠性高，但噪音較大且需要潤滑。齒形皮帶傳動（正時皮帶）具有噪音小、無需潤滑、成本低嘅優點，喺高轉速引擎上廣泛應用，但壽命相對有限。
對於雙頂置凸輪軸引擎，通常由曲軸透過正時機件驅動排氣凸輪軸，進氣凸輪軸再透過鏈條由排氣凸輪軸驅動；或進、排氣凸輪軸均由曲軸直接驅動。
凸輪軸嘅常見故障主要包括異常磨損、異響同斷裂等。
異常磨損係最常见嘅故障形式。造成磨損嘅原因包括機油泵供油不足、潤滑油道堵塞、軸承蓋螺栓擰緊扭距過大或使用劣質潤滑油等。磨損導致凸輪軸同軸承座之間嘅間隙增大，產生軸向位移同異響；嚴重時，凸輪同液壓挺桿之間嘅間隙增大，結合時產生撞擊聲。
異響係凸輪軸故障嘅典型徵兆，表現為引擎運轉時出現「嗒嗒」等異常噪音。當凸輪軸嘅可變氣門正時機件（VVT 輪）發生磨損時，亦可能引發異響。
彎曲變形係另一種常見損傷。檢查時可將凸輪軸兩端置於 V 形塊上，用百分表測量中間軸頸嘅跳動量，通常彎曲度唔大於 0.05mm。超過此值時應考慮更換。
凸輪軸嘅維修以檢測同更換為核心。當凸輪最大升程減小值大於 0.40mm，或凸輪表面累積磨損量超過 0.80mm 時，應更換凸輪軸。凸輪軸軸頸嘅圓度誤差大於 0.015mm、各軸頸嘅同軸度誤差超過 0.05mm 時，一般亦需更換。而家汽車維修企業中對凸輪極少進行修復，通常直接更換凸輪軸。
喺更換凸輪軸時，需注意以下幾點：拆卸前應做好正時標記，確保安裝後配氣正時準確；檢查並視情況更換磨損嘅軸承；按製造商規定嘅扭距正確安裝軸承蓋螺栓；保持引擎機油清潔係預防凸輪軸早期磨損嘅關鍵。對於採用可變氣門正時技術嘅引擎，亦應檢查 VVT 機件嘅工作狀態，必要時一併更換相關部件。
截至 2026 年 7 月，主流維修體系均強調凸輪軸作為高精密零件，更換時應選用原廠品質配件，並嚴格按照維修手冊嘅技術規範進行操作。
