Расчеты валов проводят в два этапа: предварительный (приближенный) проектный расчет, на основе которого ориентировочно устанавливают диаметры характерных сечений вала, и окончательный (уточненный) проверочный расчет, выполняемый на основе принятой конструкции вала и служащий для определения запаса прочности вала. Расчет валов сводится к определению диаметров вала.
Расчет на кручение по номинальным напряжениям
Условие прочности: 
(1),
где Мкр – крутящий момент, возникающий в поперечном сечении, диаметр которого определяется;
Wp – полярный момент сопротивления поперечного сечения вала. (для сплошного круглого сечения 
(2);,
где 
- отношение внутреннего диаметра кольца к наружному.
Таким образом из формулы (1), с учетом (2) и находим диаметры вала:
для круглого сплошного сечения: 
Окончательный уточненный расчет вала (расчет на усталостную прочность)
При расчетах валов на усталость принимают, что напряжения изгиба изменяются по симметричному циклу, а напряжения кручения – по отнулевому. Выбор отнулевого цикла для напряжения кручения основан на том, что большая часть валов передает переменные по значению, но постоянные по направлению вращающие моменты.
Условие прочности 
где n – общий запас прочности вала
[n] = 1,3…2,5 – допускаемый запас прочности вала (обычно принимается1,5;2)
математическая зависимость 
общий запас прочности 
где nσ – запас прочности только с учетом нормальных напряжений σ
nτ – запас прочности только с учетом касательных напряжений (напряжений кручения)
где σ-1, τ-1 – предел выносливости (усталости) по нормальным и касательным напряжениям при знакопеременном симметричном режиме нагрузок (стандартные значения)
γ* - коэффициент, учитывающий шероховатость (качество) обработанной поверхности (точение, шлифование, наклеп (стандартное значение))
kσ, kτ – коэффициент концентрации напряжений в данном опасном сечении (у галтели, шпоночной канавки), величина стандартная
εσ, ετ – масштабный фактор (коэффициент, показывающий зависимость запаса прочности от размеров детали)
ψσ, ψτ – коэффициент асимметрии цикла (учитывает влияние степени асимметрии цикла на запас прочности – долговечность)
σа, τа – амплитудное значение рабочего напряжения
σm, τm – среднее значение рабочего напряжения
Если n ≥ [n], то условие прочности выполняется (хорошо)
Если n < [n],то условие прочности не выполняется (плохо) необходимо увеличить n
- взять более прочную сталь (материал), тем самым увеличив σ-1 и τ-1 – не эффективно
- увеличить γ*, т.е. обработать поверхность с более высокой чистотой
- уменьшить σа и τа, т.е. увеличить диаметр вала d
- уменьшить kσ, kτ, поменяв конструкцию концентратора напряжений – увеличив радиус галтели, изменив форму шпоночной канавки)
