本申请公开了一种端齿连接结构大载荷动力特性试验设备及其设计方法，所述设备包括同轴设置的转子前段和转子后段、配重轮盘、滚珠轴承、滚棒轴承、中心拉杆、旋转螺母、端齿连接结构，所述转子前段和转子后段之间通过端齿连接结构传动连接，所述转子后段的外周壁设置有外螺纹，所述配重轮盘通过内螺纹与所述外螺纹相连接，所述转子后段内沿轴向设置有中心孔，所述中心拉杆的一端与转子前段相连接，另一端穿过转子后段的中心孔与旋转螺母螺纹连接；所述滚珠轴承与转子前段远离端齿连接结构的一端的轴颈相连接，所述滚棒轴承与转子后段相连接。本申请能通过试验确定预紧力和横向载荷对大载荷极限刚度损失下端齿连接结构动力特性的影响。