Колесо состояло из пневматической шины, стеклопластикового диска, электродвигателя ДТ-22 и редуктора. Редуктор мотор-колеса – двухскоростной, с планетарным механизмом, цилиндрической вальной передачей и конической передачей. Корпус редуктора изготовили из алюминиевого сплава АЛ-4. В корпус была запрессована и прикреплена болтами стальная ось колеса. Ступица колеса через шлицевое соединение была связана с ведомой конической шестерней, которая устанавливалась на оси колеса на двух конических и одном роликовом подшипниках.
Двухрядный планетарный механизм, расположенный на входе в редуктор и управляемый с помощью двух тормозных лент с металлокерамическими накладками, обеспечивал включение передач и стояночного тормоза. Для уменьшения осевых габаритов планетарные ряды конструктивно вписали один в другой.
Габариты разработанного мотор-колеса не позволяли использовать серийные автомобильные шины требуемой размерности и грузоподъемности. Первоначально на ЗИЛ-135Э установили тракторные шины 15.00-30 мод. Я-175А, а колеса выполнили из стеклопластика. В дальнейшем были разработаны специальные шины 1550x450-840 мод. В-170, для которых изготовили новые стеклопластиковые диски размером 330-540.
Особое внимание уделялось системе охлаждения электроагрегатов, в которую входили вентиляторы, воздухопроводы и гибкие шланги. На машине испытали вентиляторы двух видов – центробежные вентиляторы Ц9-55 и кориолисовый вентилятор-пылеотделитель КП-2-320.
Пневмогидравлическая система управления ленточными тормозами обеспечивала включение первой или второй передачи редукторов мотор-колес, а также служила для экстренной остановки автомобиля (при одновременном включении обеих передач). С целью повышения надежности действия тормозов приняли потележечную схему управления ленточными тормозами редукторов мотор-колес.
Сборка планетарных редукторов электрохода на механическом участке СКБ ЗИЛ началась 6 октября 1965 г. 23 октября на раму установили все мотор-колеса и начали монтаж крыльев. 29 октября ЗИЛ-135Э совершил первый пробег по территории завода.
18 ноября в СКБ ЗИЛ состоялся технический совет с участием представителей ЦАВТУ и агрегатного завода им. Ф.Э. Дзержинского, на котором демонстрировался новый автомобиль, а также обсуждались вопросы создания и применения электрической трансмиссии с мотор- колесами.
23 ноября ЗИЛ-135Э отправили в Бронницы на полигон НИИ-21 для проведения обкаточных испытаний. 27 ноября, преодолев 212 км, он вернулся в Москву.
Зимние испытания в декабре ЗИЛ-135Э проходил вместе с автомобилем ЗИЛ-135ЛН, оснащенным гидромеханической трансмиссией. Способность машин преодолевать снежную целину определялась на ровном горизонтальном участке поля с примерно равной глубиной крупнозернистого снега 400-450 мм. Оба автомобиля испытывались на шинах 15.00-30 при внутреннем давлении 1 атм. «Электроход» развил скорость 17,6 км/ч, а ЗИЛ-135ЛН – 16 км/ч. Несколько большая скорость ЗИЛ-135Э была достигнута благодаря электрической трансмиссии, позволяющей полнее использовать мощность установленных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Автомобили уверенно преодолели подъем в 10-12' с глубиной снежного покрова 400-500 мм и снежную целину глубиной 800 мм. При движении «Электрохода» по глубокому снегу на пересеченной местности были отмечены несколько случаев срабатывания плавких предохранителей в силовой цепи тяговых электродвигателей при резком перераспределении нагрузки между мотор-колесами.
Летом 1966 г. ЗИЛ-135Э доработали. Управляемые передние и задние колеса получили независимую торсионную подвеску. Машину оснастили широкопрофильными шинами 1550x450-840, позволившими поднять ее грузоподъемность до 11,5 т. Полная масса ЗИЛ-135Э достигла 24 т.
В сентябре-октябре 1966 г. ЗИЛ-135Э проходил испытания на проверку температурных режимов электроагрегатов в различных условиях. При движении по асфальтированному шоссе и проселочной дороге максимальная температура на щетках электромашин не превысила: генератора ГЭТ-120 – +100'С, электромоторов ДТ-22 – +90°С. Система охлаждения обеспечивала нормальную работу электромашин с максимальными нагрузками. Нагрузки по току для генераторов и электромоторов при работе в длительном режиме на всех видах дорог и местности (в том числе на болоте) находились ниже длительно допустимой силы тока 250 А.
На затяжном подъеме в 9-10° со средней скоростью 11,2 км/ч максимальная средняя сила тока электродвигателя мотор-колес не превысила 236 А. При движении машины на коротком подъеме в 26° со скоростью 24 км/ч установившийся ток двигателя ДТ-22 находился в допустимых пределах (400 А).