Почему существует так много разных типов винтов (крестообразных, с плоской головкой, шестигранных, звёздообразных и т. д.)?

Беззастенчиво скопировано с здесь. Похоже, основная причина, по которой у нас до сих пор есть «плохие» шурупы (с плоской головкой и крестообразным шлицем), заключается в том, что «лучшие» типы шурупов просто сложнее/дороже в производстве:

Причина различий в стилях заключается в
стоимости и крутящем моменте.

Винты с полукруглой головкой дешёвые и
простые в изготовлении. Но они совершенно
бесполезны для шуруповёртов, и
вы не сможете сильно затянуть винт,
не рискуя тем, что он выскользнет или
сорвёт головку (и повредит
поверхность того, что вы закручиваете).
[Безумный]

Винты Phillips (плюсовые / крестообразные) являются самоцентрирующимися,
что делает возможными отвертки с приводом.
Их производство несколько дороже,
чем с прорезной головкой. Они имеют тенденцию
легко "раскручиваться" под действием крутящего момента,
что затрудняет приложение большого крутящего момента.
Я слышал, что они были сконструированы таким образом,
чтобы предотвратить чрезмерную затяжку. Однако,
это нехорошо, если открытые застежки
будут выглядеть оторванными.

Крепежные детали с квадратной головкой (под ключ) и шестигранной головкой (под шестигранный ключ)
выдерживают больший крутящий момент, чем
крестообразные крепежные детали, но стоят
дороже. Поскольку дно
отверстия плоское (в отличие от заостренного конца
крестообразной головки), площадь контакта
больше, и вероятность
самопроизвольного выкручивания ниже. Головка Робертсона дешевле
головки Аллена, но
головка Аллена имеет шесть точек контакта
вместо четырёх, что делает её менее склонной
к закруглению отверстия.

Крепежные элементы с головкой Torx решают
проблему скругления/зачистки за счет
плоского основания
робертсона/аллена, которое уменьшает выступ,
но при этом обеспечивает гораздо лучший контакт с
приводным битом, что предотвращает зачистку
головки. Точки в виде "звезды" на
приводном бите входят в углубления на
винте почти под прямым углом, поэтому
контакт очень надежный. Из-за этого Torx
становится все более популярным,
особенно при
конвейерной сборке.

Поскольку вероятность повреждения при
затяжке у них меньше, чем у
крестообразных зажимов,
головки allen (с внутренним шестигранником) часто используются для открытых
("декоративных") крепежных элементов на мебели, "требующей некоторой
сборки".
Также изготовление шестигранных
ключей обходится очень дешево, поэтому они обычно поставляются с
крепежными элементами.

Полный список причин (частично основанный на других хороших ответах здесь) выглядит следующим образом:

• улучшения в конструкции (это «хорошо» на пути к тому, чтобы в мире были лучшие винты)

Когда люди придумывают улучшенные конструкции, они начинают их использовать.

• сетевые эффекты (что-то «плохое»)

Некоторые люди будут использовать более старые и менее качественные модели, у которых много пользователей, потому что их легче найти и для них уже есть отвёртки и насадки. Кроме того...

• эффект масштаба (нечто «плохое»)

...даёт преимущество более устоявшимся конструкциям (даже если они ужасны), поскольку их производство будет масштабным и эффективным, а новые конструкции (лучшие или худшие) будут, как правило, дороже.

• патентование (и другие коммерческие причины, не связанные с дизайном) (это «плохо»)

Как указывает Крис Кадмор в комментарии к другому ответу здесь, именно по этой причине винты Phillips более распространены, чем винты Robertson (квадратные), несмотря на то, что винты Robertson, как правило, лучше (гораздо сложнее снимать головки. ... и что же Форд выбрал в первую очередь? ...точно.).

• желание, чтобы некоторые вещи были защищены от несанкционированного доступа (в основном это «плохо»)

Защита от вандализма (специальные винты для кабинок в туалетах) и предотвращение краж (специальные гайки для крепления автомобильных колёс) — достойные цели, но мотивы не всегда благие. (Пытается ли Apple защитить пользователей от самих себя с помощью винтов с пятигранной головкой или есть другие, более веские причины, например, желание заставить людей обращаться в Apple за любым ремонтом?) Однако требование защиты от несанкционированного доступа явно противоречит тому, чего хотело бы большинство пользователей, поскольку для каждого варианта требуется отдельный набор отвёрток или бит, которые нужно иметь под рукой. Конечно, тот факт, что производители этих насадок часто зарабатывают на каждой проданной отвёртке или бите, указывает на то, что это одна из причин, по которой такие насадки вообще существуют.

• различные приложения (в основном «полезные»)

Чтобы закончить на позитивной ноте, скажу, что различные варианты применения шурупов действительно оставляют место для множества «лучших» конструкций. Замечания о применении во влажной среде и использовании шурупов с потайной головкой (под которые подходят только биты гораздо меньшего размера) очень важны.

(И всё же... Нам было бы гораздо лучше, если бы мы в 99 % случаев использовали винты Робертсона!)

На самом деле треугольные головки должны быть лучше. Они должны обеспечивать наилучший крутящий момент (при условии, что стороны расположены вертикально), но при этом их легко вырезать (низкие производственные затраты). Я только что проверил, существуют ли они, и, судя по всему, они используются в качестве ещё одного элемента защиты от несанкционированного доступа.

Я подумал, что было бы полезно добавить изображение/ссылку на некоторые типы резьбы, встречающиеся на винтах и болтах (получено с помощью bontool):

Пока что все ответы хороши. Существуют также самоконтрящиеся винты (с односторонней резьбой, со шлицем и т. д.), которые вы можете увидеть в общественных туалетах, вагонах метро/поездов, автобусах и т. д. Они были придуманы для того, чтобы люди не могли разбирать конструкции со злым умыслом.

Есть даже специальный крепёжный элемент (и материал), который любят использовать производители деревянных лодок, — шурупы с плоской головкой Frearson (из кремниевой бронзы). Они похожи на шурупы с крестообразным шлицем, но имеют более глубокое углубление, которое предотвращает проворачивание. Но за использование бронзовых шурупов с крестообразным шлицем, а не с квадратным, производитель всё равно получает дополнительные баллы.

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос в двух словах: цена, стиль, эффективность и материал/долговечность.

Кроме того, продажа крепежных изделий на жизнь становится все более сложной задачей... много всего нужно знать! 8)

Шурупы с плоской (шлицевой) головкой часто считают «мусорными» по сравнению с другими типами головок, но у них есть одно небольшое преимущество: они подходят для работы во влажной среде. Вы можете установить шлиц вертикально, чтобы вода стекала, а не скапливалась. Это может продлить срок службы шурупа и древесины, к которой он крепится.

Это очень незначительный момент, но всё же.

(Однажды я видел, как один судостроитель использовал винты Робертсона на видном месте и отшлифовал их так, что они стали похожи на бриллианты.)

Во-первых, мне очень нравится ответ Эрика с практической точки зрения. Но у разнообразия головок винтов есть и другая сторона: безопасность.

В конце концов, это, как правило, временная мера. Как только компания изобретает новый винт, какая-нибудь третья сторона начинает продавать инструменты для его извлечения. Но какое-то время любая новая конструкция винта означает, что открыть ваши детали могут только «сертифицированные» мастерские, которым вы предоставили инструменты. Лично я часто сталкиваюсь с этим в сфере электронного оборудования, когда производитель хочет сохранить в тайне какой-то аспект конструкции или не хочет, чтобы на продаваемые им устройства устанавливались сторонние модификации. Компания Nintendo особенно активно занимается изобретением новых винтов.

К примерам стопорных винтов относятся варианты с трёхгранной головкой Torx и шестигранные головки с выступающей точкой в центре, которая не позволяет использовать стандартные шестигранные ключи.

Если вы хотите увидеть более индустриальную версию, найдите автомобиль с усиленными колёсами и посмотрите на болт. Я видел круглые головки болтов с круглым углублением внутри, смещённым относительно центра. Никаких выступов или пазов для захвата, нужен очень специальный ключ. И, конечно же, существуют усиленные гайки для автомобильных шин.

По той же причине винты бывают разных форм и размеров. Это связано с тем, что не существует единой конструкции винта или головки винта, которая удовлетворяла бы всем требованиям. Даже когда появился крестообразный шлиц, почти сразу же возникла конкуренция со стороны позитивного привода и других конструкций (большинство из которых с тех пор исчезли), потому что крестообразный шлиц оставляет желать лучшего, например, бита приподнимается в пазах, когда винт затягивается. Некоторые конструкции, например головки под шестигранный ключ, существуют уже очень давно и в большинстве случаев являются оптимальным решением, но даже в этом случае головка под шестигранный ключ с потайной головкой имеет довольно маленькое гнездо, что создаёт другие проблемы, например склонность к поломке ключей. Кроме того, головки под шестигранный ключ и другие конструкции с гнездом в основном используются только для работы с закалёнными материалами, которые не деформируются под давлением.

Причина, по которой в настоящее время существует так мало (относительно) распространённых конструкций шурупов, заключается в простой практичности. Ни один производитель или пользователь не захочет хранить у себя огромное количество шурупов, которые нам понадобились бы для использования наилучшей конструкции в каждом возможном случае, поэтому мы идём на компромисс и используем те, которые подходят в большинстве случаев.