構造
凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪，用於驅動氣門。凸輪軸的一端是軸承支撐點，另一端與驅動輪相連線。
凸輪的側面呈雞蛋形。其設計的目的在於保證汽缸充分的進氣和排氣，具體來說就是在儘可能短的時間內完成氣門的開、閉動作。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衝擊，否則就會造成氣門的嚴重磨損、噪聲增加或是其它嚴重後果。
一般來說直列式發動機中，一個凸輪都對應一個氣門，V型發動機或水平對置式發動機則是每兩個氣門共享一個凸輪。而轉子發動機和無閥配氣發動機由於其特殊的結構，並不需要凸輪。
故障
凸輪軸的常見故障包括異常磨損、異響以及斷裂，異響和斷裂發生之前往往先出現異常磨損的症狀。
（1）凸輪軸幾乎位於發動機潤滑系統的末端，因此潤滑狀況不容樂觀。如果機油泵因為使用時間過長等原因出現供油壓力不足，或潤滑油道堵塞造成潤滑油無法到達凸輪軸，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大造成潤滑油無法進入凸輪軸間隙，均會造成凸輪軸的異常磨損。
（2）凸輪軸的異常磨損會導致凸輪軸與軸承座之間的間隙增大，凸輪軸運動時會發生軸向位移，從而產生異響。異常磨損還會導致驅動凸輪與液壓挺桿之間的間隙增大，凸輪與液壓挺桿結合時會發生撞擊，從而產生異響。
（3）凸輪軸有時會出現斷裂等嚴重故障，常見原因有液壓挺桿碎裂或嚴重磨損、嚴重的潤滑不良、凸輪軸質量差以及凸輪軸正時齒輪破裂等。
（4）有些情況下，凸輪軸的故障是人為原因引起的，特別是維修發動機時對凸輪軸沒有進行正確的拆裝。例如拆卸凸輪軸軸承蓋時用錘子強力敲擊或用改錐撬壓，或安裝軸承蓋時將位置裝錯導致軸承蓋與軸承座不匹配，或軸承蓋緊固螺栓擰緊力矩過大等。
常見磨損怎樣檢驗和修復
凸輪軸磨損主要有:軸線彎曲、軸頸與軸承以及凸輪輪廓和高度磨損等。
原因主要是由於結構細長，工作中凸輪與挺桿接觸面積小、單位壓力大和相對滑動速度高等造成的。
檢驗凸輪軸的彎曲度，可將軸的前後軸頸置於下有平板的V形鐵上，然後用千分表測量中間軸頸的擺差來確定。
超過允許值時，應進行冷壓校正。凸輪磨損的檢驗，是用測微器測量凸輪頂尖中心至背面基圓之間的距離及基圓的直徑，以兩者的差值確定其磨損程度(一般應大於8毫米)。
若差值小於允許值，則會減小氣門開度，降低發動機的動力性和經濟性，應更換凸輪軸。
