滑块式万向联轴器广泛应用于大型轧机主传动系统中，也是轧机的薄弱环节，在生产中经常出现扁头、叉头断裂的情况，造成重大经济损失。因此，针对万向联轴器的设计参数进行研究，通过优化设计参数来提高其整体承载能力和工作寿命具有重大意义。本文以某钢铁公司宽厚板厂3800mm可逆式轧机主传动系统滑块式万向联轴器作为研究对象，通过现场实测全面掌握万向联轴器的真实受载情况。采用有限元技术对万向联轴器整体进行分析计算，确定各零部件的应力分布状况和危险部位。通过对比两种规格的万向联轴器结构在相同载荷作用下的应力结果，了解了万向联轴器关键设计尺寸对其结构强度的影响。在此基础上结合万向联轴器扁头、叉头危险部位所承受循环应力的特征，采用有限元参数化优化技术，依据等强度原则，兼顾叉头成本高的因素对万向联轴器进行整体优化，得到最优的设计参数使万向联轴器整体结构设计趋于合理。最后结合万向联轴器扭矩峰值载荷谱，编制出扁头、叉头危险部位的随机应力谱，采用修正的p-S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对滑块式万向联轴器的扁头、叉头进行疲劳寿命估算。优化后扁头的疲劳寿命为13.7年，叉头计及价值系数的疲劳寿命为25.9年，在保证叉头有足够疲劳强度前提下，扁头的疲劳寿命得到了较大的提高，实现了提高滑块式万向联轴器整体承载能力和工作寿命的优化目标。本文采用的有限元参数化优化方法主动在可行域内寻找最佳设计方案，分析结果可靠性高，可以推广到实际工程设计中使用，意义深远。