为降低并均衡无线传感器网络（WSN）中传感器节点的能量消耗，提出一种基于最优传输距离和K-means聚类的WSN分簇算法。根据层次聚类算法建立聚类特征树，将聚类特征树中的叶节点视为一个簇，并使每个簇控制在最优传输距离内，实现簇内节点的能耗均衡。通过目标函数对K-means聚类簇进行优化，保证簇内节点数目的均匀分布，并在考虑剩余能量和地理位置的基础上完成节点数据传输。实验结果表明，该算法在均衡网络能耗的同时，可有效延长网络生命周期。