Имеем пару с линией касания, перпендикулярной плоскости как на фотке:
В точке касания действуют вектора сил "обката" (синий), который перпендикулярен поверхности зубьев в точке их касания, и трения одного зуба о другой (красный), который в случае пересекающихся осей лежит в плоскости...