本发明涉及一种多冲击振动信号时频分解方法，以便于准确定位故障冲击的时频域中心、分解提取单频率单冲击成分，有利于故障定位和诊断。本发明：首先，通过对多冲击振动信号进行短时傅里叶变换，将多冲击振动信号变换至时频域信号；其次，建立以时频信号时频二维幅值矩的2范数的平方最小为优化目标的二次凸优化模型，将多冲击信号时频分解问题转化为冲击时频维度中心与分解时频子信号的变分问题；接着，采用交替方向乘子法将求解问题转化为分解子信号时频中心和分解时频子信号的迭代求解；最后，对分解时频子信号进行短时傅里叶反变换处理，得到分解时频子信号的时域波形，即分解子信号，完成多冲击振动信号时频分解过程。