机械式调速器主要由飞重3、滑动套筒4及调速弹簧5组成。如图7-13所示。
飞重3安装在飞重架2上通过转轴1由柴油机驱动高速回转。由飞重3和弹簧5组成的转速感应元件按力平衡原理工作。当柴油机发出的功率与外界负荷刚好平衡时，其转速稳定，飞重产生的离心力与弹簧5的弹力平衡，油量调节杆8也停留在某一供油量位置，如图中实线所示。
若外界负荷突然减少，柴油机发出的功率就大于外界负荷而使转速升高，这时飞重的离心力将大于弹簧的弹力而使套筒4上移，增加弹簧5的压缩量，同时通过角杆拉动油量调节杆8以减少供油量。当调节过程结束时柴油机的功率与外界负荷在彼此都减小了的情况下恢复平衡，调速器的飞重稳定在图示虚线位置，它的离心力和调速弹簧的作用力也在彼此都增长的情况下达到新的平衡状态。当外界负荷突然增加时，调速器的动作与上述相反，飞重离心力与弹簧作用力在彼此都减小的情况下达到平衡状
由上述可知，这种调速器不能保持柴油机在调速前后的稳定转速不变，即δ2必大于零。当外负荷减少后，调节后的稳定转速要比原稳定转速稍高；而当外负荷增加时，调节后的稳定转速要比原稳定转速稍低。产生这种转速差的根本原因在于感应元件与油量调节机构之间采用了刚性连接；当外负荷减少时供油量必须相应减少才能保持转速稳定，因此调油杆必须右移减油，这就必然会同时增大了调速弹簧的压缩量而使弹簧压力变大，因而与弹簧力平衡的套筒推力以及飞重离心力也必须相应增加。上述平衡条件只有在柴油机的转速稍高于原转速时才能达到。反之，当外负荷增加时；上述平衡条件只有在柴油机的转速稍低于原转速时才能达到。显然，转动调节螺钉7可改变调速弹簧器5的预紧力，从而可改变柴油机的设定转速。
机械调速器的工作能力较小，其灵敏度和精度均较差，但其结构简单，维护方便。多用于中、小型柴油机。
