Konstrukcijska razrada naprave za vježbanje nožne ekstenzije

undergraduate thesis

• Title (english): Design proposal of a seated leg extension device
• Author: Helena Kosanović
• Mentor: Aleksandar Sušić (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2025-02-25, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering; General Mechanical Engineering (Construction)

Abstract

U ovom radu radi se o konstruiranju sigurne i antropometrijski prilagodljive naprave za povećanje izdržljivosti i jakosti mišića kvadricepsa. Pri tome, u obzir su uzete bitne ergonomske značajke koje takva konstrukcija treba zadovoljiti. Istaknuta je uloga i dijelovi mišića kvadricepsa te sama namjena i učinak nožne ekstenzije. Dan je uvid u sve ergonomske stavke, koje je potrebno uzeti u obzir pri konstruiranju, kako bi se naposlijetku dobila adekvatna naprava. Vrlo je važno kod ove naprave da ima pravilan prihvat tijela kako bi vježbanjem aktivirali samo mišić kvadricepsa bez ozljeđivanja zgloba koljena i kako bi duži boravak na spravi bio šta ugodniji. Definiranjem zahtjeva i ograničenja uviđeno je u kojem bi smjeru razrada trebala ići, ispunjavanjem tehničkog upitnika i definiranjem cilja, jasnije su definirane sve smjernice. Nadalje, provedena je analiza tržišta, njome su istaknute prednosti i nedostatci postojećih naprava na tržištu, a time se uvidjela mogućnost i prostor za napredak.
Izradom funkcijske dekompozicije, omogućen je razvoj morfološke matrice pomoću koje su dobivena rješenja za funkcije definirane funkcijskom dekompozicijom. Potom su definirani koncepti (tri za svaki) za modul opterećivanja i sjedalo. Vrednovanjem tih koncepata u odnosu na napravu, vrednovanu kao najbližu željenom rješenju, izabrani su oni najbolji koji su kasnije objedinjeni u jednu konstrukciju i detaljizirani. U razradi je prikazan CAD model konačne konstrukcije naprave izrađen u Solidworks2020 programskom paketu.
Konstrukcijskom razradom dobivena je naprava za vježbanje nožne ekstenzije koja po principu ergometra povećava izdržljivost i snagu mišića kvadricepsa, a pritom korisnik svoj napredak prati pomoću monitora. Naprava ima različite mehanizme prilagodbe kako bi se obuhvatila što veća populacija i što veće tržište.

Abstract (english)

This paper focuses on the design of a safe and anthropometrically adaptable device for increasing the endurance and strength of the quadriceps muscles. Key ergonomic features that such a construction must meet have been taken into account. The role and components of the quadriceps muscle, as well as the purpose and effects of leg extension exercises, are highlighted. An overview of all ergonomic aspects that need to be considered during the design process is provided to ultimately create an appropriate device. It is crucial for this device to provide proper body support to ensure that only the quadriceps muscle is activated during exercise, preventing knee joint injuries and ensuring greater comfort during prolonged use. By defining the requirements and limitations, the direction of the development process has been clarified, and through the completion of a technical questionnaire and the definition of goals, all guidelines have been more precisely determined.
Furthermore, a market analysis was conducted, highlighting the advantages and disadvantages of existing devices available on the market, thus identifying opportunities and areas for improvement. The development of a functional decomposition enabled the creation of a morphological matrix, which generated possible solutions for the functions defined through the decomposition process. Subsequently, design concepts were created—three for the loading module and three for the seat. These concepts were evaluated based on their similarity to the desired design, and the best-performing ones were combined into a single structure and further detailed.
The design process includes the presentation of a CAD model of the final device, created using the SolidWorks 2020 software package.
The resulting design is a leg extension machine that, operating on the principles of an ergometer, enhances the endurance and strength of the quadriceps muscles while allowing users to monitor their progress via a display. The device features various adjustment mechanisms to accommodate a broader population and reach a larger market.

• Keywords: nožna ekstenzija; ergometar; konstrukcija
• Keywords (english): leg extension; ergometer; structure
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:335489
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (sveučilišni/a prvostupnik/prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2025-02-20 16:27:21