Для обеспечения постоянного отношения угловых скоростей валов, сопрягаемых универсальным шарниром, необходимо, чтобы точка контакта, т. е. передачи вращения, имела всегда одинаковые радиальные расстояния от осей обоих соединённых валов. Это требование будет соблюдено, если точка контакта всегда лежит в плоскости, делящей пополам угол между соединёнными валами; схематически это положение показано на примере пары одинаковых конических шестерён.

Поскольку эти расстояния одинаковы, происходит контакт, который лежит в плоскости, делящей пополам угол между осями обеих шестерён и каждая точка общей образующей находится на одинаковых расстояниях от осей обеих шестерён. Поскольку эти расстояния одинаковы, угловые скорости обеих шестерён также будут всегда одинаковы.

Конечно, в универсальном шарнире невозможно передавать вращение непосредственно от ведущей вилки к ведомой или к другой соответствующей детали, так возможность колебаний угла между осями этих двух деталей и тем не менее передача движения без значительного зазора. Задача может быть решена при помощи стальных шариков, установленных в пазах между выступами крестовин, соединённых соответственно с ведущим и ведомым валами. При этом необходимо так сконструировать узел, чтобы центры шариков всегда лежали в плоскости, делящей пополам угол между валами.