К осени 1962 года казалось, что все проблемы с машиной ЗИЛ-135Л благополучно завершились, но неожиданно в ходе подготовки их серийного выпуска в Брянске возникли новые и очень серьезные осложнения. Они заключались в категоричном отказе руководства БАЗа от обременительного изготовления сложных автоматических коробок передач, ссылаясь на отсутствие на заводе необходимого оснащения и квалифицированных кадров. По другой версии считается, что это была всего лишь форма противостояния между двумя предприятиями: своим убийственным требованием в Брянске просто пытались остановить внедрение у себя московской машины и подвигнуть военное руководство страны к переориентации на свое шасси БАЗ-930, хотя и оно снабжалось автоматической трансмиссией. Ни Министерство обороны, ни Московский автозавод эта перспектива совершенно не устраивала, поэтому Грачев предложил компромиссное решение о замене «автоматики» на две механические трансмиссии с обычными 5-ступенчатыми коробками передач ЯМЗ-204, хотя отлично понимал, что разрыв потока мощности при выборе ступеней отрицательно скажется на проходимости автомобиля. Для разработки проекта размещения новых агрегатов и создания более сложной системы рычажного синхронизированного управления в ноябре 1962 года на ЗИЛе был срочно разобран и перестроен последний четвертый автомобиль ЗИЛ-135Л, не успевший отбыть в Волгоград. Параллельно с ним спешно собирали новую 9-тонную машину ЗИЛ-135ЛМ с механическими трансмиссиями и весьма сложным дистанционным приводом переключения передач, состоявшим из рычага управления, продольного и двух поперечных карданных валов и двух механизмов переключения. Единственный образец 135ЛМ с бортовым кузовом был готов 4 марта 1963 года. Его снаряженная масса практически не изменилась, но полная возросла до 19840 кг.

Единственный образец автомобиля ЗИЛ-135ЛМ с механической трансмиссией. 1963 год

На очередных сравнительных полигонных испытаниях в 21 НИИИ автомобиль ЗИЛ-135ЛМ соперничал с тем же грузовиком БАЗ-930 и новым бронницким вездеходом И-21-15. Московский вариант показал хорошую проходимость, но не имел столь плавного хода, как раньше, зато стал чуть экономичнее, чем предшественник 135Л. В отчете от 12 августа 1963 года по результатам испытаний было в целом подтверждено соответствие машины 135ЛМ требованиям Минобороны с констатацией снижения ее эксплуатационных качеств и надежности, усложнения работы водителя и с рекомендацией перехода на полностью независимую подвеску. Вновь переделывать ее уже не позволяли темпы внедрения комплекса «Луна-М», и 12 октября вариант 135ЛМ был рекомендован к производству. В СКБ пришлось перерабатывать уже отправленную в Брянск конструкторскую документацию, и только к лету 1964 года этот процесс был завершен. Между тем в Москве так и не смогли смириться с внедрением в их конструкцию чужеродного элемента и в период с августа 1964-го до марта 1965 года провели серию испытаний ЗИЛ-135ЛМ на строительстве газопроводов в Средней Азии и в районе Тюмени, доказавших ухудшившиеся тягово-динамические качества и пониженные показатели проходимости. Однако инициатива дальнейшей модернизации машины уже перешла к Брянскому автозаводу: серийный выпуск автомобиля ЗИЛ-135ЛМ был развернут там в декабре 1964 года.

Деятельность СКБ ЗИЛ всегда происходила с огромным напряжением человеческих сил и нервов, в обстановке постоянных согласований с различными инстанциями, долгих совещаний и жарких споров по всем техническим, производственным и организационным вопросам. С начала 1963 года к ним добавилось острое противостояние с руководством Московского автозавода в лице директора П. Д. Бородина, который неоднократно грозился закрыть СКБ, считая, что Грачев впустую растрачивает народные деньги, отвлекает квалифицированные кадры и «усердно плодит дорогостоящие и бесперспективные проекты, абсолютно бесполезные для завода». Конечно, над прагматичным директором «висела» задача совсем иного рода – стабильно поставлять стране огромные количества обычных грузовиков, а высшим чинам партии и правительства – роскошные лимузины и парадные кабриолеты индивидуальной сборки. Эта ситуация вышла на критический уровень после завершения передачи производства в Брянск последних типов четырехосных шасси, после чего СКБ, лишившееся государственной помощи, было поставлено в жесткие условия выживания только за счет самостоятельного поиска заказчиков и источников финансирования. С этого времени начался переход на создание гражданских версий военной техники, но самое главное – к этому еще более сложному периоду относятся самые смелые и наиболее оригинальные проекты вездеходных машин.

В 1960-е годы история СКБ пополнилась удивительными опытными военными разработками мирового уровня: шасси ЗИЛ-135Э с электроприводом, самая крупная советская амфибия ЗИЛ-135П, долго удерживавшая мировой рекорд скорости на воде, невероятная машина ЗИЛ-135Ш, не имевшая никаких аналогов и не укладывавшаяся ни в какие классификации, и единственный отечественный многосекционный активный 24-колесный автопоезд. Как часто бывало, все эти уникальные творения остались в единственных экземплярах и затем не получили ни малейшего развития, не привнеся свежую струю прогресса в уже сформированный и без того мощный военный потенциал Советского Союза. Самому же секретному конструктору Грачеву при жизни все его работы не принесли ни ученых степеней, ни известности и почета, но отняли здоровье и веру в лучшее. И все-таки в советские времена СКБ ЗИЛ удалось выжить, но перестройка, демилитаризация страны и экономические реформы поставили точку в его почти 40-летней деятельности.

Развитием первой опытной трехосной машины ЗИЛ-157Э с электроприводом стало четырехосное шасси ЗИЛ-135Э с бортовой электрической трансмиссией, собранное 29 октября 1965 года. Его построили на бесподвесочном шасси ЗИЛ-135К со стеклопластиковой кабиной и четырьмя домкратами, ранее приспособленном для монтажа СПУ 2П30, вместо которой стоял бортовой кузов с коротким тентом. Два штатных двигателя ЗИЛ-375Я служили только для привода двух электрогенераторов ГЭТ-120, от которых ток поступал в 22-киловаттные электромоторы ДТ-22 четырех колес каждой стороны машины. Они были встроены в колесные ступицы, дополнительно оборудованные двухступенчатыми планетарными редукторами. Все электрооборудование выпускал завод «Дзержинец». Доработки и испытания ЗИЛ-135Э с общим пробегом 30 тыс. км проводились в течение трех лет. При этом на машине монтировали торсионную подвеску управляемых колес и различные виды шин (15,00 – 30 или 1550x450-840). Грузоподъемность шасси в разных комплектациях находилась в пределах от 8,1 до 11,5 т, сухая масса – 11,4 – 12,6 т, полная – до 24 т. По результатам испытаний расход топлива бензиновых моторов сократился от 14 до 20%, увеличились скорость передвижения (до 80 км/ч) и угол преодолеваемого подъема, но машина оказалась слишком тяжелой и трудно управляемой. Приговор ей вынесла электротехническая промышленность, отказавшаяся от нерентабельного выпуска сложного электрооборудования.

Шасси ЗИЛ-135Э с двумя бензиновыми моторами и электромотор-колесами. 1965 год