頂置凸輪軸的工作原理是通過其不斷旋轉(zhuǎn)，推動氣門頂桿上下運動，從而精確控制氣門的開啟與關(guān)閉。

凸輪軸的曲線可以改變，以此來調(diào)整氣門的開啟和關(guān)閉時間，滿足不同發(fā)動機的需求。

頂置凸輪軸根據(jù)其數(shù)量可分為單頂置凸輪軸和雙頂置凸輪軸。

單頂置凸輪軸在汽缸蓋內(nèi)只設(shè)置一條凸輪軸，直列汽缸發(fā)動機只需一條，V 形汽缸發(fā)動機則需要兩條。它能減少往復(fù)運動部件，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速和功率輸出，使發(fā)動機結(jié)構(gòu)更緊湊，特別是在采用多氣門設(shè)計時。但進氣門和排氣門開閉時間的精準性會受一定影響。

雙頂置凸輪軸在汽缸蓋內(nèi)配備兩條凸輪軸，分別控制進氣門和排氣門。一般的雙頂置凸輪軸汽車發(fā)動機根據(jù)引擎構(gòu)造不同，可有兩條到四條不等的凸輪軸。雙頂置凸輪軸結(jié)構(gòu)的發(fā)動機不一定有兩個以上的進氣門和排氣門，但多氣門發(fā)動機若要直接驅(qū)動氣門，雙頂置凸輪軸必不可少。

凸輪軸的傳動裝置有齒帶式、鏈式和齒輪式三種。齒形帶傳動在高速發(fā)動機中應(yīng)用廣泛，能降低噪音、重量輕且運行可靠。鏈傳動常用于中置或頂置凸輪軸發(fā)動機，噪音低，有張緊機構(gòu)和鏈條導(dǎo)軌調(diào)節(jié)鏈條張力。齒輪傳動用于驅(qū)動凸輪軸向下的汽油機，正時齒輪通常由不同材料制成帶斜齒，為確保裝配氣門正時，齒輪上有標記，裝配時需對齊。