萬向傳動裝置一般由萬向節和傳動軸組成，有的還設置有中間支承。萬向傳動裝置的功用是能在軸間夾角及相互位置經常變化的兩轉軸之間傳遞動力。 

萬向節的功用是不在同一軸線上的兩軸之間地傳遞動力。萬向節按其剛度的大小分為剛性萬向節和撓性萬向節。前者是靠剛性鉸鏈式零件傳遞動力，其彈性較小；而后者則是靠彈性元件傳遞動力，其彈性較大，且具有緩沖減振作用，汽車上普遍采用剛性萬向節。根據其輸出軸和輸入軸軸線夾角大于零時傳動的瞬時角速度是否相等，剛性萬向節又分為不等速萬向節、準等速萬向節和等速萬向節等。

軋鋼機等大型機械設備上用的十字軸萬向聯軸器通常有兩種結構形式: 一種稱分離式十字軸萬向聯軸器, 其結構形式是聯軸器叉頭由分離的軸承蓋與軸承座用螺栓連接, 這種形式的結構, 在沖擊載荷作用下, 螺栓容易松動和斷裂, 而且螺栓占用了空間, 許用傾角小, 限制了聯軸器的適用范圍。另一種稱整體式無螺栓十字軸萬向聯軸器[1 ] , 其結構形式是采用整體叉頭, 無螺栓, 彌補了前者的不足, 但其自身也有缺點, 由于叉頭孔增大造成叉頭根部強度減弱, 叉頭的內輪廓為復雜曲面, 制造及裝配困難等。文章將利用三維有限元法對叉頭整體結構進行分析, 尋找應力和應力點, 然后, 以應力小為目標, 尋求簡單的幾何曲面來代替原來的復雜曲面。

結構的形狀優化設計又稱結構應力優化設計, 其實質是用改變結構形狀參數的方法, 達到改變應力分布狀態, 減小應力。

叉頭的內輪廓形狀非常復雜, 工藝性很差, 而且原結構根部應力偏大, 結構的形狀優化設計的目的是希望設計一種新的輪廓曲線代替原來的內輪廓曲線, 在不影響萬向聯軸器的使用性能, 不加大叉頭整體尺寸, 滿足裝配要求的前提下, 降低應力, 提高制造工藝性?？紤]到“圓弧—直線—圓弧”為常見的幾何線形, 數學描述簡單, 加工容易, 故采用“圓弧—直線—圓弧”作為母線, 沿Z 軸拉伸構成叉頭內輪廓曲面。為不加大叉頭整體尺寸, 外輪廓仍然采用原來形狀。