本发明涉及一种基于时频分析和CNN的变转速轴承故障诊断方法、系统、设备及介质，其方法包括：首先，获取变转速工况下多个轴承振动信号；其次，将轴承振动信号分为多个分段信号并进行希尔伯特变换和时频分析，得到各个轴承振动信号的分段时频图；接着，将分段时频图输入卷积神经网络以获得各个轴承振动信号的故障类别；再者，对已确定故障类别的各个轴承振动信号进行降采样处理，依次通过希尔伯特变换和短时傅里叶变换得到故障特征曲线；最后，求取不同故障类别的故障特征系数并结合故障特征曲线上各故障特征频率，得到轴承转速信息。本发明克服了变工况下的噪声干扰，很好地提取了故障特征信息及转速信息，具有较大的应用价值及推广意义。