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凸輪軸工作條件及材料

凸輪軸承受周期性的沖擊載荷。凸輪與挺柱之間的接觸應力很大，相對滑動速度也很高，因此凸輪工作表面的磨損比較嚴重。針對這種情況，凸輪軸軸頸和凸輪工作表面除應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，還應有較高的耐磨性和良好的潤滑。

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。軸頸和凸輪工作表面經熱處理后磨光。

構造

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，用于驅動氣門。凸輪軸是通過凸輪軸軸頸支撐在凸輪軸軸承孔內的，因此凸輪軸軸頸數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，工作時將發生彎曲變形，影響配氣定時。

凸輪的側面呈雞蛋形。其設計的目的在于保證氣缸充分的進氣和排氣。另外考慮到發動機的耐久性和運轉的平順性，氣門也不能因開閉動作中的加減速過程產生過多過大的沖擊，否則就會造成氣門的嚴重磨損、噪聲增加或是其它嚴重后果。因此，凸輪和發動機的功率、扭矩輸出以及運轉的平順性有很直接的關系。

凸輪軸位置

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凸輪軸的位置有下置式、中置式和上置式三種。下置式配氣機構的凸輪軸位于曲軸箱內，中置式配氣機構的凸輪軸位于機體上部，上置式配氣機構的凸輪軸位于氣缸蓋上。

現在大多數量產車的發動機配備的是頂置式凸輪軸。頂置式凸輪軸結構的主要優點是運動件少，傳動鏈短，整個機構的剛度大，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。頂置式凸輪軸的發動機由于氣門開閉動作比較迅速，因而轉速更高，運行的平穩度也比較好。

凸輪軸與曲軸之間的常見傳動方式包括齒輪傳動、鏈條傳動以及齒形膠帶傳動。下置凸輪軸和中置凸輪軸與曲軸之間的傳動大多采用圓柱形正時齒輪傳動，一般從曲軸到凸輪軸只需要一對齒輪傳動，如果傳動齒輪直徑過大，可以再增加1個中間惰輪。為了嚙合平穩并降低工作噪聲，正時齒輪大多采用斜齒輪。

鏈條傳動常見于頂置凸輪軸與曲軸之間，但其工作可靠性和耐久性不如齒輪傳動。在高轉速發動機上廣泛使用齒形膠帶代替傳動鏈條，但在一些大功率發動機上仍然使用鏈條傳動。齒形膠帶具有工作噪聲小、工作可靠以及成本低等特點。對于雙頂置凸輪軸，一般是排氣凸輪軸通過正時齒形膠帶或鏈條由曲軸驅動，進氣凸輪軸通過金屬鏈條由排氣凸輪軸驅動，或進氣凸輪軸和排氣凸輪軸均由曲軸通過齒形膠帶或鏈條驅動。

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