非线性空气弹簧，包括上盖板、同轴设置在上盖板下方的支撑板、上下子口分别装在上盖板和支撑板上的气囊、同轴粘结在支撑板底部的环形橡胶堆和固定在支撑板顶面的磨耗板，支撑板中心位置具有向下凸起伸入至环形橡胶堆内腔中的限位凸起，环形橡胶堆的底板中心位置具有向上凸起的限位止档，限位止档顶面为凹槽形状形成限位凹槽，限位凸起沿中轴线伸入限位凹槽中且与限位凹槽不接触，其特征在于所述的限位凸起上套装有弹性止挡，所述的弹性止挡伸入至限位凹槽中且与限位凹槽不接触。本发明实现了三级横向非线性刚度，更好地适应各种线路情况，保证车辆的安全性要求。本发明还提供一种非线性空气弹簧的横向刚度设计方法。