本发明公开的一种花键疲劳试验装置，属于齿轮类零件疲劳测试装置技术领域。本发明包括拉压疲劳试验机和花键疲劳测试夹具。所述花键疲劳测试夹具包括外花键夹持机构、内花键位置微调机构、内花键位置粗调机构、支撑机构、疲劳试验机连接机构。本发明无需专用花键疲劳试验机，通过增加花键疲劳测试夹具降低花键疲劳试验机的要求，即通过在拉压疲劳试验机上安装花键疲劳夹具，将拉压疲劳试验机的拉压循环载荷转化为内花键与外花键之间的旋转循环载荷，实现花键疲劳测试，实现在拉压疲劳试验机上开展花键疲劳试验，不仅能够降低花键疲劳试验的成本和复杂度，还能够提高花键疲劳试验精度。本发明，具有测试成本低、测试精度高、适用性好的特点。