凸輪軸的設計原理涉及多個方面。

首先是幾何形狀的設計，其決定了氣門的開閉時間和行程，要考慮發動機轉速范圍、缸內壓力和進氣阻力等，以實現最佳的氣門控制和燃燒效果。

其次是材料選擇，傳統材料有鑄鐵、合金鋼，如今更多采用高強度合金或復合材料，它們強度高、耐磨、耐腐蝕，能滿足高速運轉和長時間使用要求。

然后是表面處理技術，像滲碳、氮化和涂層處理等，能增加表面硬度，改善抗磨損性能，降低摩擦系數，減少能量損耗。

還有結構強度的考慮，高速旋轉時會受較大離心力和沖擊力，合理設計可減輕質量和慣性力，提高動力性能和燃油經濟性。

配合間隙的控制也很關鍵，過緊或過大都會影響氣門控制精度和響應速度，需合理控制以保證氣門正常工作。

此外，設計中還得考慮校直原理。凸輪軸校直是確保正常運行的關鍵，發生扭曲或彎曲會影響氣門開關時機、燃燒效率和發動機性能。在設計和制造過程中，要使用高強度材料和合理結構，制造時精確測量和校正，安裝時可能需微調位置和角度。

總之，合理設計和制造的凸輪軸才能保證發動機正常工作，提高整車性能和燃油經濟性。