Obliczenia teoretycznych średnic wału dokonuje się, dla możliwie wielu przekrojów wału, stosując warunek wytrzymałościowy na zginanie, przy czym w miejsce momentu gnącego wstawia się moment zastępczy dla rozpatrywanego przekroju wału.

Odpowiednia zależność, po przekształceniu, na obliczenie teoretycznej średnicy wału ma postać:

lub w uproszczeniu:

Uzyskane średnice wału z wielu przekrojów służą do wyznaczenia teoretycznego zarysu wału. Zarys taki wykonuje się zazwyczaj w odpowiedniej skali na papierze milimetrowym lub przy pomocy programu graficznego. Dla rozpatrywanego przykładu zarys taki może wyglądać następująco:

Zarys teoretyczny wału obrazuje kształt i wymiary wału, które, zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami, wytrzymają zadane obciążenia. Kształt ten, choć o odpowiedniej wytrzymałości nie pozwala na montaż na nim kół, łożysk i innych elementów konstrukcyjnych. Z tego powodu konieczne jest odpowiednie ukształtowanie powierzchni wału w oparciu o zarys teoretyczny.