机械压力机、往复活塞压缩机和内燃机等在工作过程中，驱动力和工艺阻力常发生周期性变化。就机械的某一工作周期而言,由于驱动力做功和阻力做功相等,机械可保持稳定运转，但在稳定运转过程中主轴上的等效驱动力矩和等效阻力矩一般不会时刻相等。当等效驱动力矩大于或小于等效阻力矩时就会出现“盈功”或“亏功”,动能增加或减少会使机械加速或减速运转,从而出现速度的周期性波动。机械稳定运转过程中的速度波动会影响机械的工艺质量。例如由柴油机驱动的交流发电机主轴的转速波动,会引起交流电压波形畸变;交流电机驱动的剪切机速度波动过大，会使电动机工况变坏。以ωmax、ωmin和ωm分别表示机械在稳定运转阶段主轴的最大、最小和平均角速度,可用速度不均匀系数δ=(ωmax-ωmin)/ωm作为衡量转速均匀性的指标。某些机械的许用速度不均匀系数见附表。

机械在每一个稳定运转周期内的动能变化是个定值。安装飞轮可以增大机械的惯性参量，从而使其蓄、放定值动能时减少速度波动，控制δ〈【δ】。在冲压、剪切等机械上安装飞轮，还可以减小动力机的容量。这类机械的工艺阻力很大，如果按照这样大的阻力来选用大容量的动力机很不经济。但这类机械工艺阻力虽大，而作用时间很短，所以装上飞轮便可以选用一台容量较小的动力机，使其在大部分没有工艺阻力的时间内向飞轮贮能，而在工艺阻力作用的短暂时间内由飞轮释放能量，帮助动力机克服阻力。

在紧急情况下或在制动器检验装置中短时快速耗能情况下，飞轮还可用作动力源。此外，还可利用飞轮驱动车辆。

从减轻机械重量出发，飞轮应安装在转速较高的轴上，飞轮的质量分布应远离旋转轴线，因此大轮缘的轮幅式飞轮应用较广，用结构钢焊接的辐板式飞轮也较多采用。对低速重载的柴油机则多用剖分装配式飞轮。在一些机械中适当加大皮带轮和齿轮的转动惯量，也能起飞轮的作用。设计飞轮时必须考虑飞轮转动时由于离心力引起的轮缘拉应力，通常用限制圆周速度的办法来控制轮缘中拉应力的大小。铸铁轮辐式飞轮的周速应小于25～35米／秒，铸钢飞轮周速应小于50米／秒，盘形铸钢飞轮周速不能大于80米／秒。飞轮的设计和应用问题，属于机械动力学的研究内容。在起动频繁的机械中如装有飞轮，则应使飞轮通过离合器与转动轴相连，以缩短起、停过程。