Для повышения параметров плавности хода машин требовалось, в частности, существенное увеличение динамического хода опорных катков и, как следствие этого, допустимых касательных напряжений в торсионных валах. Проведенные институтом НИР позволили поднять уровень допустимых напряжений с 7800 до 11800 кгс/см² и увеличить динамический ход катков со 120 до 160 мм на танках Т-55 и Т-62.

В результате совместных работ института, ВНИИстали и Харьковского КБ машиностроения (ХКБМ) допустимые напряжения были повышены до 13250 кгс/см² путем заневоливания торсионных валов и применения стали 45ХНМФА электрошлакового переплава, что позволило увеличить динамический ход опорных катков основных танков Т-64, Т-72, Т-80 и их модификаций до 250-365 мм.

В1950-е гг. в институте формируется тематика работ по защите танков от кумулятивных средств поражения, создаются бортовые экраны, комбинированная броня с керамическим наполнителем. Проводятся совместные исследования с ХКБМ, Уральским КБ транспортного машиностроения (УКБТМ), ЛКЗ, 38 НИМИ БТ МО, Физико-техническим институтом им. А.Ф. Иоффе и ВНИИстали, разрабатываются и испытываются опытные образцы броневой защиты. Начиная с 1958 г., институт становится центром исследовательских работ по созданию комбинированной брони.

В конце 1950-х гг. институт в тесном контакте с организациями МО начал активно участвовать в формировании перспективной системы вооружения Сухопутных войск, вести поиски путей дальнейшего развития танков и создания нового типа бронированной машины — боевой машины пехоты (БМП).

В соответствии с постановлением Совета Министров СССР от 12 августа 1955 г. начался новый этап работ по созданию перспективного поколения тяжелых танков на ряде заводов отрасли. Институтом совместно с ЛКЗ был разработан тяжелый танк высокой проходимости. На нем была установлена 130-мм высокобаллистическая пушка, 2-плоскостной стабилизатор пушки, полуавтоматический механизм заряжания. Были применены новые прогрессивные решения: 3-скоростная ГМТ, мощный и надежный дизель, эжекционная система охлаждения, броневой корпус из четырех литых блоков, литая башня, 4-гусеничный движитель, уникальная гидравлическая подвеска. Совместно с ЛКЗ были изготовлены два опытных образца с частичным использованием узлов танка Т-10. Полная масса объекта составляла 60 т. Испытания показали существенное повышение проходимости по грунтам с низкой несущей способностью.

В это время судьба танков, вследствие известной позиции Н.С.Хрущева, «висела на волоске». Сохранение танков в системе вооружений Советской Армии отстаивали видные военачальники. В результате возникла идея иметь один основной танк, соединяющий в себе характерные черты массового среднего танка и предельно высокие характеристики тяжелого.

4-гусеничный тяжелый танк.

В феврале 1961 г. МО выдало ХКБМ тактико-технические требования на создание перспективного основного танка, полностью соответствующего условиям применения тактического атомного оружия. Разработка танка проводилась быстрыми темпами, и уже в октябре 1962 г. опытный образец танка Т-64 показали руководителям страны.

В конструкции танка было заложено много новых технических решений, не имевших аналогов ни в отечественном, ни в мировом танкостроении. Процесс его доводки и освоения в серийном производстве потребовал больших усилий ХКБМ, института и других организаций. Практически все основные узлы и системы требовали доработки.

Отсутствие заводских полигонов и малочисленность испытателей привели к тому, что специалисты института все чаще стали привлекаться к ходовым испытаниям танков.

Практика привлечения бригад специалистов института на все виды испытаний существенно расширилась, а директор и его заместители назначались в руководящий состав всех последующих межотраслевых комиссий.

Танк Т-64 был принят на вооружение в 1967 г.

В 1967 г. за вклад института в создание танка Т-64 звание лауреата Ленинской премии в числе других участников работы было присвоено директору института B.C. Старовойтову.

По ряду причин, в том числе из-за нестабильной работы двигателя 5ТДФ танка Т-64, проводилось создание резервных вариантов моторно-трансмиссионного отделения. Работы по установке двигателя типа В-2 проводились УКБТМ, по ГТД - КБ-3 Кировского завода. В совершенствовании нуждалась и ходовая часть. В результате были разработаны танки Т-72 и Т-80. Т-72 отличался от Т-64А не только силовой установкой, но и конструкцией автомата заряжания, зенитной установкой и ходовой частью, Т-80 — силовой установкой и ходовой частью. В их отработке и доводке до серийного производства институт принимал непосредственное участие.

В результате тесного сотрудничества с ХКБМ, УКБТМ и КБ-3 Кировского завода в конструкции этих танков были внедрены разработки института: эжекционная система охлаждения, обеспечившая совершение длительных маршей при высоких температурах и неограниченную продолжительность движения с оборудованием подводного вождения танка, одноступенчатый воздухоочиститель с высокой степенью очистки (Т-64), 2-ступенчатый воздухоочиститель с повышенными характеристиками (Т-72), одноступенчатый воздухоочиститель с прямоточными циклонами повышенной производительности (Т-80), малогабаритный предпусковой подогреватель повышенной производительности (Т-64, Т-72), основные элементы (планетарные ряды, металлокерамические диски трения) бортовых коробок передач трансмиссии (Т-64, Т-72 и Т-80), профили бронезащитных жалюзи над входными окнами моторных отделений (Т-64, Т-72 и Т-80), противокумулятивные бортовые экраны (Т-64, Т-72), нагнетатель-сепаратор системы ПАЗ (Т-64, Т-72 и Т-80), резинометаллические шарниры гусениц и телескопический амортизатор подвески (Т-64, Т-80). Вклад института в создание танка Т-72 и личное участие в нем первого заместителя директора Э.К. Потемкина были отмечены присуждением ему Государственной премии.

В это же время в институте разрабатывалась концепция вооружения с управляемыми реактивными снарядами, выстреливаемыми из ствола орудия — пусковой установки. В середине 1960-х гг. институт выполнил ряд НИР по поиску новых технических решений для перспективного танка.

В институте были выполнены работы по изучению воздействия минного подрыва, атомного, химического и бактериологического оружия на изделия БТТ, разработаны средства по обеспечению живучести и восстанавливаемости. К этому времени относится развертывание исследований по снижению заметности БТТ, первые экспериментальные работы по созданию методики пристрелки танковых пушек и поиск решений по повышению точности стрельбы.

В начале 1970-х гг. институт становится головной организацией отрасли, на которую возлагались функции координации и оказание научно-технической помощи КБ при совершенствовании ВГМ в ходе серийного производства.

Основной танк Т-64.	Основной танк Т-72Б.